抗电磁辐射纺织品的评价方法

冬冬 · 发表于 2007-8-27 15:51

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■功能性纺织品的功能评价与标准现状（八）□上海天祥质量技术服务有限公司  吴颖  王建平抗电磁辐射纺织品的评价方法    电磁辐射已经成为继水、大气、噪声之后的第四大环境污染源。大量研究表明，电磁辐射对地球生物和人类的危害和影响已经远远超过了人们以往对它的认识。早期的防电磁辐射或抗电磁干扰研究和产品开发主要集中在军事、国防或工业领域。随着个人电脑、计算机网络通讯、移动电话、视听设备、微波炉等电子技术和产品的日益普及，电磁辐射对人们健康和生命安全的影响日益显现，开发和使用具有抗电磁辐射功能的纺织产品则是最简便和有效的手段之一。     三种开发途径     抗电磁辐射纺织产品的开发模拟了常规电磁屏蔽材料的工作原理，即以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播，而这种隔离是通过电磁屏蔽材料对入射电磁辐射的反射或吸收实现的。抗电磁辐射纺织产品的开发主要有三种途径：一是采用金属或导电纤维与其他纤维混纺或交织的办法，达到抗电磁辐射的目的。目前大部分抗电磁辐射纺织产品是以这种方式制备的，其作用机理以反射为主，具有一定的抗电磁辐射效果。二是采用含导电材料（某些金属及其盐类和碳黑等）的涂层剂对织物进行涂层加工制得的。此类抗电磁辐射纺织材料具有一定的功效，且加工简便，但织物的服用性能较差。三是通过对织物进行镀层加工，如利用金属溅射、真空金属镀膜、电镀或化学镀的技术，使织物表面形成一层导电膜，从而具有很好的抗电磁辐射功能，但其成本较高，耐久性差。     评价测试方法     到目前为止，国内外尚无统一的针对抗电磁辐射纺织产品的功能评价测试方法和标准，市场上大量的抗电磁辐射纺织产品基本上都在沿用一些常规电磁屏蔽材料的性能测试方法。通常，抗电磁辐射产品可以用反射率R、透过率T、吸收率A和屏蔽效能SE来评价其抗电磁辐射的效果，其中采用最普遍的是屏蔽效能SE。SE的定义为：空间某点上未加屏蔽时的电场强度E0（或磁场强度H0或功率W0）与加屏蔽之后该点的电场强度E1（或磁场强度 H1或功率W1）的比值的对数。     SE（dB）＝20 lg[E0/E1]=20 lg[H0/H1]=10 lg[W0/W1] SE越高，表明材料的屏蔽效能越好。研究表明，在低频时，材料的屏蔽效能主要取决于反射。由于电磁波的反射与材料表面的阻抗有关，因此，材料的导电性能越好，反射就越强，屏蔽效能就越高。而在高频时，屏蔽效能主要取决于电磁波在材料内部传播时的吸收损耗。这种吸收损耗与材料的厚度、电导率和磁导率有关。     电磁辐射是由不同波长和频率的多种类型的电磁波形成的，其频段范围可从3Hz到3×1012Hz不等。由于抗电磁辐射材料对不同频段的电磁辐射的反射和吸附能力各有不同，因此目前被采用的抗电磁辐射性能的测试方法也各不相同，必须根据抗电磁辐射材料的性质和实际用途加以选择。     分类方法     对抗电磁辐射织物屏蔽效能的测试方法，不同的专家有不同的分类方法，其中比较多的把它们分成远场法、近场法和屏蔽室法。     远场法主要用于测试抗电磁辐射织物对电磁波远场（平面波）的屏蔽效能，它包括美国ASTM ES7同轴传输线法和美国国家标准局（NBS）推荐的法兰同轴法。同轴传输线法是根据电磁波在同轴传输线内传播的主模是横电磁波的原理，模拟自由空间远场的传输过程，对抗电磁辐射织物进行平面波的测定。该方法的优点是快速简便，测试过程中能量损失小，测试的动态范围较宽，适用的频率范围为30MHz～1.5GHz，材料的厚度可以从很薄至10mm的均匀织物。但由于受试材料与同轴传输装置的接触阻抗的影响，测试的重复性较差。法兰同轴法在原理上与同轴传输线法类似，但改进了样品与同轴线的连接，使其接触阻抗减小，极大地改善了测试的重现性。但该法对试样厚度的要求是≤5mm。     近场法主要用于测试抗电磁辐射织物对电磁波近场（磁场为主）的屏蔽效能，其代表性的方法包括ASTM ES7双盒法和改良的MIL STD285法。所谓双盒法即采用两个屏蔽盒，各内置一个小天线来发射和接收电磁辐射功率。其基本原理是：不加试样时接收天线收到的功率为P0，加上试样后接受到的功率为P1，则屏蔽效能为：SE（dB）＝10 lg[P0/Pl]     此法设备简单，测试方便，但精度不够高，重现性不理想。另外，该法的频率范围为 1MHz～30MHz，试样厚度要求≤4mm，动态范围50dB。而改良的MIL STD285法则在双盒法的基础上，对装置作了改进，使测试结果能较好地反映材料对近场的屏蔽效能。但该法对测试时的操作精度要求较高，测试结果受操作精度的影响较大。     相对而言，对于人们在日常生活中使用的抗电磁辐射纺织产品的屏蔽效能评价，屏蔽室法更为合适。

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