Безопасность жизнедеятельнос_под ред. Белова С.В_Учебник_2007 -618с (966432), страница 84
Текст из файла (страница 84)
д.). Эффективность е растет с увеличением числа камер и длины соединяющей трубы. Однако уже добавление третьей камеры создает незначительный эффект по сравнению с двумя предыдущими (рис. 11.53). На рис. 11. 54 для сравнения показаны эффективность глушителя, состоящего из двух последовательных камер, и эффективность глушителя из двух камер, но со входом или выходом, введенным в полости камер, и оканчиваюгцимися на середине их длины. Эффективность последнего глушителя выше. Изменяя длину входа и выхода, можно варьировать эффективность и частотный диапазон. Если в спектре шума присутствуют дисперсные составляющие высокого уровня, то эффективность камерных элементов может оказаться недостаточной. В этом случае применяют реактивные элементы резонаторного типа: кольцевые и ответвления (рис.
11.55). Такой глушитель отличается от предыдущих тем, что поток газа через камеру не протекает, и она подсоединяется к основному трубопроводу че- Рис. 11.55. Схемы глушителей резонансного типа: а — кольаевые; б — ответвяення рез одно или некоторое количество небольших отверстий или трубок. Этот тип глушителя называют объемным резонатором или глушителем Гельмгольца. Резонансные частоты определяются размерами отверстий и подсоединенным объемом.
Предполагается, что линейные размеры подсоединенного объема меньше 1/10 длины волны на всех рассматриваемых частотах. Если это условие нарушается, то надо принимать во внимание движение волн в резонаторе. Ситуация становится похожей на глушитель, рассмотренный выше. Эффективность объемного глушителя е = 10 !я[1 + [а + 0,25!/[а' + [3 (И вЂ” /в//) '[), где а= Я,~/Юврс — безразмерное активное сопротивление резонатора; [3 = Ю,с/2я/в)г — безразмерное реактивное сопротивление резонатора; о, и Юе — соответственно площадь трубопровода и суммарная площадь отверстий; /в — резонансная частота; Р' — объем резонатора.
При резонансе (/=/е) эффективность зависит только от величины а и может быль записана в виде е = 20 1я[(а + 0,5)/а[. При а < 0,25 и при частотах, намного больших или меньших частоты,4, е = 10 1я(! + 1/[4[3 (/7~о — /в//) 1). На рис. 11.56 показана эффективность глушителя рассматриваемого типа при а = 0,5[3. Эффективность глушителя, синтезированного из типовых элементов, может быть определена по формуле е =,)„е,, где е; — эффективность 1-го шумоглушащего элемента. 423 0 0,1 0,2 0,4 1 2 4 6 м/мв Рис. 1!.56. Эффективность резонаторного глушителя при а = 0,511 Экранироваиие электромагнитных полей . Электромагнитное поле имеет зоны индукции и излучения, которые для элементарных излучателей (диполей) в воздухе определяются соответственно неравенствами: 㫠— (/с «1) и 㻠— бт»1), ) Х 2п 2п где г — расстояние от источника.
Обычно считают, что на расстоянии от источника, не большем длины волны,— зона индукции. Например, для частот 10' и 10' Гц расстояние, которое определяет зону индукции, меньше 0,3 и 300 м. Для антенн зону излучения обозначают неравенствами: г > г'/) и г > 3)., где 1 — размер антенны. В зоне излучения поле практически принимает плоскую конфигурацию и распространяется в виде плоской волны, составляющие которой равны: (11.105) Е=Е ел««"'"' Й= ~ Е в )~е, где й, = е — уо/вз — комплексная диэлектрическая проницаемость среды; к и 1з — абсолютные проницаемости соответственно диэлектрическая и магнитная; о — удельная проводимость среды; комплексное волновое число /с.
= гв ч/ре.. * Здесь термин «изоляция» заменен термином «экранирование», который обычно используется в специальной литературе. 424 Сравнивая вырамения (11.54) и (11.105), видим, что импеданс среды электромагнитному полгосу б =,~р / й . С учетом Формулы (11. 105) найдем, что для непроводящей среды (о = О) а. =й=мт(щ; э=к мт!р/е; 8=0; (11.106) лля проводящей среды (а= О) — 8=Дыр/о; а=у=э)ара/2. (11.107) В табл. 11.
25 приведены ориентировочные значения волнового числа и импеданса для металлов. Для вакуума импеданс равен е, = — = 120 л, Ом, где а, и р, — соответстра аа венно электрическая и магнитная постоянные: е, = 1/(Збл 10') = 8,85 10 " ф/м, р, = 4к 10 ' Гн/м. В зоне индукции импеданс среды зависит от источника. Т а б л и ц а 11.25. Характеристика металлов, применяемых для экраиироваиия ЭМП При определении электромагнитного поля сложных источников их разбивают на элементарные, а затем используют принцип супер- позиции полей.
Импеданс среды для поля элементарного электрического излучателя (11.108) г'= г.(1+~1и+ 1///сг)/(1+юг). Импеданс среды для поля элементарного магнитного излучателя б = ~.(1 +/7гг)/((1 + /Ь + 1//Ь). (11.109) Из выражения (11.108) видно, что вблизи источника, т. е. в зоне индукции (/гг «1), импеданс среды преимущественно электрическому полю 2 = б и Ь///гг. г Импеданс среды преимущественно магнитному полю (11. 110) (11.111) 425 л/а» Юо Рис. 11.57. Импеданс среды для элементарных иэ- лучателей в зависимости от расстояния от источни- ка: .1~ ! г ! — электрический диполь — = е, (1+(йг)е) 1ч-()гт)' ~ (кг)' 2 — магнитный диполь — =11ь((гт) 1 (лт) 'Г!т(Ат)' 10 О,1 0,01 0,1 1 10 Чтобы произвести расчет по этой формуле, кроме толщины экрана 6 необходимо знать коэффициент распространения /г.
и импедансы ~1 и 2ь Так как экран обычно изготовляют из металла, то с учетом зависимостей (11.64) и (11.107) коэффициент распространения /с. и импеданс ~, будут равны: й, = ~/пт)ттот; 2 = /(в)тт /о, . Более сложно определяется импеданс 4. В зоне излучения импеданс диэлектрической среды — воздуха — будет равен (для воздуха )г = )го, а = ао) ~1 = 2 " = Д / е, = т/р, Уа, = 377 Ом. Однако в зоне индукции импе- данс ~1 зависит не только от вида основной составляющей электромагнитного поля [см.
формулы (11.110) и (11.111)1. Он определяется также формой конструкции экрана (рис. 11.58). С учетом формы импеданс ~1 при экранировании электрического поля записывают в вцде ~1 = ~, = г.//7(1г.т = 1//гва1пт, а при экранировании магнитного поля в виде (11.113) 426 С увеличением расстояния от источника импеданс ~е уменьшается, а импеданс ~" увеличивается (рис.
1!.57). Оба импеданса будут стремиться к одному значению, которое они достигают в зоне излучения (Й» 1): ~ = ~ Различают экранирование магнитного, электрического и электромагнитного (плоская волна) полей. В большинстве случаев с двух сторон от экрана находится одна и та же диэлектрическая среда — воздух, и эффективность экранированин, пользуясь формулой (11.77), можно записать в виде е =20)й~сМ.Ь)+2018(1+05(~, /г1 +г1 /~,)Ж/с.)~.
(11.112) Шар ~~ = ~ 1 =//с1г,т~, =/о31г(г,т, где т = 2 при г. = 1/2 для плоского экрана; т = 1 при г; = о — для цилиндрического экрана; т = 1/42 при г. = г — для сферического экрана (см. рис. 11.58). Тогда при /с.)г « 1, что обычнодостигается на низких частотах (/< 10' Гц), сЫс. )г = 1, а 11Й.)г = к.)г и эффективность экранирования электрического поля (~ ~/2г > > 1г/с ~): Рис. 11.5К Конструкции экранов е =1018 Эта эффективность будет большой на низких частотах, а в диапазоне относительно высоких частот е-+ О. При экранировании магнитного поля необходимо учитывать особенности материала, из которого изготовлен экран.
Обычно для магнитных металлов (сталь, пермаллой, феррит) ~г/~ > ~,/~г, а для не- и и магнитных металлов (медь, алюминий, свинец) ~)~/~г > ~г/~ ь Тогда для защитных устройств из магнитных металлов эффективность эк- )гг гг ранирования е =2018 1+ — — ' —, Она не зависит от частоты. 2т 1г, г,~ Для защитных устройств из немагнитных металлов е = 10 18 [1+ + — ог)г и г./11 Эта эффективность зависит от частоты и при частоте г * цг -+ 0 тоже стремится к нулю.
В области относительно высоких частот (10' < / Гц < 10') эффективность экранирования удобно определять по формуле е=8,686„"' г Ь~-2018 — — г)~,! Из соотношения импедансов следует, что амплитудные коэффициенты [формула (11.75)[для плоского Т„, цилиндрического Т„и сфе- См. вмрагкение (11.77) и комментарий к нему. 427 е, дБ е, дБ 12О 1го 80 80 40 4О о 10 а 1Ов о 1Оа 1Ов РО РО У Гп !Ое 1Оп / т"и б Рис. 11.59. Колебательныа ларактер эффективности экранированив ЭМП в диа- пазоне СВЧ: а — электрическое поле; б — магнитное поле; Ь, = 0,01 мм; Ь, = 0,001 мм; г= 5 мм и ен ° /е / ()е )Етлг (/е /и/е, Рл, Ф,РМ~ Ж~Р) ( (11.114) 428 рического Т, экранов при г,, > 8, имеют приблизительно следуклцее соотношение: Т„: Т„: Т, = 1: 2: 3.
Это соотношение справедливо для экранов, изготовленных из одинакового материала и имеющих равную толщину стенок, причем расстояние между параллельными пластинами плоского экрана равно диаметру сферического или цилиндрического экранов (1= 2г или 2р). Таким образом, если эффективность экранирования плоским экраном принять за исходное значение е„= 20)я ~1/Т„~, то эффективность экранирования цилиндром е„= 201я ЯТ„= 201ф 1/2Т,~ = е„— 201я2 = е„— 6 дБ, а эффективность экранирования сферой е, = е„— 9,5 дБ.
При экранировании магнитного полЯ магнитными матеРиалами (85 > Г,) соотношение амплитУД- ных коэффициентов передачи будет иметь обратную закономерность Т.: Т,: Т, = 1: 1/2: 1/3. На практике полученными соотношениями пользуются при определении, например, эффективности цилиндрического экрана по формулам плоского. В области СВЧ, охватывающей дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (/> 10"...10" Гц), длина волны л. соизмерима с диаметром экрана э1, т.
е. Х > е(, и эффективность экранирования носит колебательный характер (рис. 11.59). В этой области импеданс 8, при экранировании магнитного и электрического полей цилиндрическим экраном следует определять по формулам: Здесь слагаемое А означает то же, что в выражении (11.115) (й,! < 2), а множитель С и величину 2 при заданном диаметре провода с( и шаге х сетки рассчитывают по формулам: С= яс(/(х — д), б = 1/о~/и, где эквивалентная толщина сетки Ь. = Ы/4к В сортамент фольеовыхматериалов толщиной 0,01...0,05 мм входят в основном диамагнитные материалы — алюминий, латунь, цинк. Расчет эффективности экранирования фольговых материалов производится по формулам для тонких материалов. При негерметичности эффективность экранирования электрического поля е = 101я ~г /а ~ + А + 11,9, где ~=!/сй. Радиопоглои4ающие материалы изготовляют в виде эластичных и жестких пенопластов, тонких листов, рыхлой сыпучей массы или заливочных компаундов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
