Главная · Электрооборудование · Экранирующие материалы. Экранирование стен от электромагнитных излучений

Экранирующие материалы. Экранирование стен от электромагнитных излучений

0

Рецепты читателей 16.12.2014

Жизнь современного человека сложно представить без мобильных телефонов, компьютеров, стиральных машин, СВЧ-печей и других достижений технического прогресса. Экономя время и силы, блага цивилизации подвергают наш организм серьезной опасности, являясь источниками электромагнитного излучения.

Электромагнитные волны имеют способность проникать сквозь стены, буквально пронизывая наше жизненное пространство. Такое воздействие может спровоцировать у человека развитие синдрома хронической усталости, гипертонию, вызвать образование злокачественных опухолей. Особенно пагубно электромагнитное излучение сказывается на здоровье детей.

Полностью избежать влияния электромагнитных волн практически невозможно, но свести к минимуму данный вид угроз помогут экранирующие материалы . Простые в применении, легкие, практически прозрачные, они станут незаметными защитниками на страже здоровья Вашей семьи.

Надежно защитить помещение как изнутри, так и снаружи от источников высокочастотных электромагнитных излучений от трансформаторов, ЛЭП, силовых кабелей, можно с помощью экранирующих панелей . Они отражают все виды излучений мощных низкочастотных магнитных полей, высокочастотных РЧ-полей, электрических и электростатических полей.

В качестве строительных материалов — для монтажа в стены и даже в бетон можно использовать экранирующая сетку. Прочная (изготовлена из нержавеющей стали), и в тоже время гибкая, она обладает достаточной эффективностью экранирования во всем диапазоне радиочастот.

Экранирующее полотно можно скрыть под обоями, под ковром или в напольном покрытии. Оно выполнено из высококачественных материалов меди и полиэстера, благодаря чему мало весит, обладает воздухопроницаемостью, не гниет, не теряет своих свойств при окрашивании и температурном воздействии.

Защитить окна позволят сшитые из тканей с металлизированными нитями шторы и занавески, использование которых особенно актуально летом, когда приходится часто открывать окна. Экранирующая ткань обладает антисептическими свойствами и гипоаллергенна, что позволяет использовать ее в детских комнатах, к примеру, в качестве полога для кроватки.

При помощи экранирующей фольги Вы сможете защитить от всех видов электромагнитного излучения небольшие предметы провода, кейсы, мониторы, компьютеры. Фольга хорошо сгибается и режется обычными ножницами. Для удобства в наличии есть самоклеящаяся версия.

Тыква – это настоящий кладезь пользы. Многие врачи советуют употреблять тыкву при заболеваниях сердца. Этот овощ помогает ускорить кровообращение и улучшить работу сосудов.

Овощи и фрукты с яркой оранжевой мякотью часто становятся объектами наблюдения аллергологов. Разумно ли включать в противопоказания тыквенный сок? Почему полезные свойства тыквенного сока подвергаются сомнению?

В период лактации многие женщины часто спрашивают, можно ли кормящей маме употреблять чернику. Поскольку ягода является гипоаллергенным продуктом черника не приносит вреда ребенку.

Рацион беременной женщины должен включать в себя много овощей и фруктов. Но, врачи рекомендуют употреблять только местные. Можно ли беременным хурму? Сколько ее нужно есть, чтобы не навредить себе? И другие полезные факты о хурме.

Знаете ли вы как продлить жизнь мандаринам в домашних условиях, чтобы они были привлекательны не только внешне, но и внутренне? Для этого нужно знать правила как хранить мандарины и соответственно их придерживаться;

Электромагнитное экранирование – способ снижения интенсивности электромагнитных волн до заданного уровня с помощью специального материалов, оборудования и технологических решений. Снижение интенсивности поля необходимо для защиты людей или техники от влияния электромагнитного излучения либо для предотвращения нежелательной утечки информации, которая может переноситься электромагнитным излучением.

Экранирование обеспечивается созданием специальных экранов, от которых излучение может отражаться, в которых оно может поглощаться или рассеиваться, либо комбинацией этих способов. Экраны образуют замкнутые объемы, которые охватывают или объект защиты от излучения, либо объект, излучение от которого должно быть подавлено. Кроме того, необходимы специальные решения для ввода в электромагнитный экран или вывода наружу различных линий инженерных или информационных коммуникаций.

Экранирование от ЭМИ – защита людей, техники, информации

Во всех странах законодательно задается допустимый уровень излучения, которому может подвергаться человек без опасения за его здоровье. Применение экранов позволяет снизить потенциально опасные для здоровья уровни излучения до безопасных.

Под воздействием интенсивных полей наблюдаются сбои в работе электроники. Помехи, создаваемые мощными полями, могут вывести из строя интегральные микросхемы и полупроводниковые элементы.

Становится возможным несанкционированный доступ к конфиденциальной информации. Интенсивное излучение позволяет задействовать специальные дистанционные устройства, считывающие данные в процессе работы компьютера. Непроизвольным передатчиком секретной информации может стать любой электронный гаджет, например, смартфон.

Преграду электромагнитному полю создает экран с высокой магнитной или электрической проводимостью, оборудованный вокруг защищаемого пространства или полости. В требуемых случаях экранируют источник излучения, чтобы предотвратить его распространение.

Правильно оборудованный защитный экран позволяет:

  • ограничить негативное воздействие на электронные и радиотехнические устройства;
  • организовать безопасное рабочее место для обслуживающего персонала;
  • исключить несанкционированное проникновение к конфиденциальной информации.

Прежде чем использовать тот или иной метод защиты экранированием, необходимо обследование объекта специалистами для создания проекта.

В ряде случаев необходимо исследовать объект с помощью специального оборудования.

В процессе исследования анализируются частотные параметры ЭМИ, измеряется его уровень в разных точках. Поручив эту процедуру специалистам «НТЦ Фарадей», заказчик получает инструментально точные результаты и квалифицированные рекомендации по организации эффективного экранирования.

От чего зависит эффективность экранирования

Уровень экранирования определяется показателем коэффициента экранирования. Коэффициент экранирования – отношение величин интенсивности электромагнитного поля до экрана и за экраном.

На эффективность действия экрана в совокупности влияют несколько факторов:

  • частотный диапазон электромагнитных полей;
  • степень электропроводимости используемых материалов;
  • показатель магнитной проницаемости материалов;
  • габариты и расположение экрана.

Все эти факторы необходимо учитывать при разработке проекта экранирования для каждого конкретного объекта.

Зависимость экранирования от частотного диапазона

Экранирование полей высокочастотного диапазона основано на отражении и поглощении электромагнитной волны при переходе из одной среды в другую. Электромагнитная волна, взаимодействуя с экраном, частично отражается его поверхностью, частично поглощается материалом экрана. Эти процессы приводят к потере энергии, ослаблению и затуханию волны.

При экранировании низкочастотных полей (так называемые магнитные поля) используют свойства так называемых магнитомягких материалов.

Для экранирования высокочастотных полей основное требование – высокая электропроводность материала экрана и отсутствие отверстий, щелей, плохого контакта элементов экрана. Даже небольшое отверстие при короткой длине волны превращается в так называемую щелевую антенну, в итоге пропускающую излучение через экран.

Элементы и сырье для экранирования

В производстве защитных экранов используются разнообразные материалы. Средством экранирования могут служить листовая медь, алюминий, сталь или фольга, а также современные специализированные ткани и сетки. Чем выше удельная проводимость материала экрана, тем эффективнее экранирование. Конкретное значение защитных способностей экрана зависит от конфигурации и объема помещения, площади оконных и дверных проемов, материала стен.

Сырьем для изготовления экранирующих конструкций и приспособлений служат:

  • стальные и медные пластины — для сооружения корпусов, камер, внутренней облицовки помещений;
  • тонкая фольга из мягкомагнитных сплавов – защита аппаратуры;
  • металлические ленты и оплетки – экранирование кабелей;
  • металлизированные шланги – защита кабельных жгутов;
  • металлические соты – для организации экранов с воздухопроницаемыми свойствами;
  • тонкая проволочная сетка – экранирование оконных проемов.

Надежное и качественное экранирование помещений и оборудования невозможно обеспечить без тщательного уплотнения оконных и дверных проемов, строительных стыков, всевозможных щелей и отверстий. В этих целях используются специальные материалы, которые в достаточной степени обладают такими качествами, как:

  • проводимость;
  • формуемость;
  • устойчивость к ЭМП разной интенсивности;
  • низкий уровень контактного сопротивления.

Данным требованиям соответствуют уплотнители, выполненные на основе силиконового каучука. Используются в экранах виде трубок, пластинок, кольцевидных шнуров.

Электромагнитная безопасность от «НТЦ Фарадей»

Создание условий для электромагнитной безопасности помещений, особенно в отношении защиты информации необходимо предусматривать на стадии проектных разработок. , используемые компанией «НТЦ Фарадей», позволяют выполнять качественное электромагнитное экранирование, как на стадии возведения объекта, так и уже существующих помещений, которые изначально не предназначались под специальное использование.

Специалисты компании разработают и реализуют уникальный проект экранов любой сложности по заказу и техзаданию заказчика:

  • цельносварные камеры и сборно-разборные камеры с требуемыми заказчику размерами;
  • экранирующие ворота и двери;
  • экраны-фильтры для оптоволокна;
  • специализированные стекла для отдельного наблюдения;
  • защитные материалы по линии ЭМС;
  • электрические фильтры (силовые и сигнальные);
  • вентиляционные фильтры.

Выполняется тестирование и постоянная техническая поддержка в процессе эксплуатации защитных систем электромагнитного экранирования.

Выбор материала экрана проводится исходя из обеспечения требуемой эффективности экранирования в заданном диапазоне частот при определенных ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характеристиками экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т. д.

Металлические материалы, применяемые для экранирования, изготавливаются в виде листов, сеток и фольги (сталь, медь, алюминий, цинк, латунь). Все эти материалы удовлетворяют требованию устойчивости против коррозии при использовании соответствующих защитных покрытий.

Наиболее технологичными являются конструкции экранов из стали, так как при их изготовлении и монтаже можно широко использовать сварку. Толщина стали выбирается исходя из назначения конструкции экрана и условий его сборки, а также из возможности обеспечения сплошных сварных швов при изготовлении.

Сетчатые экраны проще в изготовлении, удобны для сборки и эксплуатации, обеспечивают облегченный тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры. Для защиты от коррозии сетки целесообразно покрывать антикоррозийным лаком. К недостаткам сетчатых экранов следует отнести невысокую механическую прочность и меньшую эффективность экранирования по сравнению с листовыми экранами.

Экраны, изготавливаемые из фольги, имеют толщину 0,01- 0,05 мм. Монтаж экранов из фольги достаточно прост, крепление фольги к основе экрана проводится чаще всего с помощью клея. Ряд предприятий промышленности выпускает экранирующую фольгу из металлов с высокой магнитной проницаемостью. Из нее вырезают ленту соответствующих размеров, предусмотрев широкие участки перекрытия, и осторожно придают экрану соответствующую форму. Экраны и прокладки из такой фольги можно получать штамповкой.

Материалы-диэлектрики также используются в качестве основы для создания экранов. Сами по себе диэлектрики не могут экранировать электромагнитные поля. Поэтому они чаще всего встречаются в сочетании либо с проводящими включениями, либо с дополнительными металлическими элементами и конструкциями.

Экраны из композиционных материалов представляют собой сложные образования, содержащие в своей основе проводящие или полупроводящие включения, в которых связующим звеном выступают аморфные диэлектрики - полимеры, в совокупности образующие упорядоченные цепочечные плоские или объемные структуры. Такие композиции характеризуются относительной диэлектрической проницаемостью порядка 2-11 и удельной проводимостью порядка 1- 1000 .

На практике для улучшения экранирующих свойств диэлектрических экранов без существенного изменения их массы и конструкционных характеристик применяют проводящее покрытие экранов напылением металлов в виде тонких пленок или склеивание проводящей фольгой. С помощью вакуумного напыления можно нанести слой алюминия толщиной 4-5 мкм.

Нанесение медных, никелевых или серебряных покрытий с толщиной слоя от 50 до 75 мкм обеспечивает эффективность экранирования 30-60 дБ.

С помощью химического осаждения на медь можно наносить никель; такое покрытие обеспечивает эффективность экранирования 55-110 дБ.

Качество наносимого слоя металла должно соответствовать физико-химическим свойствам материала подложки, его прочностным и деформационным характеристикам. Наиболее распространенным покрытием является цинк. Цинковое покрытие технологично, обеспечивает достаточно высокую эффективность экранирования и хорошую механическую прочность.

В общем случае при прочих равных условиях эффективность экранирования металлизированным слоем ниже, чем сплошным металлическим листом. Это объясняется отличием химического состава покрытия от структуры исходного металла, в результате чего проводимость покрытия обычно меньше проводимости самого металла.

Металлизация поверхности может применяться для экранирования отдельных отсеков радиоэлектронной аппаратуры при наличии неметаллических несущих конструкций, пластмассовых корпусов аппаратуры и т. д. К металлизированным поверхностям могут быть припаяны контакты для заземления и подключения других цепей.

Для улучшения защитных свойств диэлектрических экранов наряду с применением проводящих покрытий используют армирование диэлектрических экранов тонкой металлической сеткой или проволочной канителью.

Стекла с токопроводящим покрытием должны обеспечивать требуемую эффективность экранирования при ухудшении их оптических характеристик не ниже заданных граничных значений. Электрические и оптические свойства стекол с токопроводящим покрытием зависят от природы окислов, составляющих пленку, условий и методов ее нанесения и свойств самого стекла. При условии сохранения прозрачности стекол с потерями не более 20% и обеспечения достаточной электропроводности толщина пленки покрытия может колебаться в широких пределах. Наибольшее распространение получили пленки на основе оксида олова, оксида индия - олова и золота, так как они обеспечивают наибольшую механическую прочность, химически устойчивы и плотно соединяются со стеклянной подложкой.

Стекла с токопроводящим покрытием в основном используются в смотровых окнах и шкальных системах радиоэлектронной аппаратуры, а также в экранированных камерах при необходимости обеспечения в них освещенности. Выпускаемые промышленностью стекла с токопроводящим покрытием имеют поверхностное сопротивление не менее 6 Ом при ухудшении прозрачности не более чем на 20%. Эффективность экранирования у таких стекол в радиодиапазоне составляет около 30 дБ.

Специальные ткани содержат в своей структуре металлические нити, наличие которых приводит к отражению электромагнитных волн. Например, ткань типа РТ изготавливается из капроновых нитей, скрученных с посеребренной медной проволокой диметром 30- 50 мкм. В ткани артикула 4381 нитка свита с эмалированным проводом ПЭЛ-0,06. Число металлических ниток может составлять 30x30, 20x20, 10x10 и 6x6 на 1 см". Такие ткани предназначены для защиты от электромагнитного поля в диапазоне сверхвысоких частот. Они могут также быть использованы для изготовления специальных костюмов для индивидуальной биологической защиты.

Токопроводящие к/мскисоздаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих компонентов, пластификатора и отвердителя. В качестве токопроводящих составляющих используются графит, сажа, коллоидное серебро, окиси металлов, порошковая медь, алюминий.

Электропроводный клей создается на основе эпоксидной смолы, заполняемой металлическими порошками (железо, кобальт, никель и др.). Электропроводный клей обладает высокой прочностью на отрыв, удельной электропроводностью, химической стойкостью к влаге и различным агрессивным средам, обеспечивает незначительную усадку после отвердения.

Электропроводный клей применяется наряду с пайкой, сваркой и болтовым соединением, а также в целях электромагнитного экранирования. Заполнение щелей и малых отверстий, установка экрана на несущей конструкции, крепление различных элементов экранов - эти и другие операции могут быть успешно выполнены с помощью электропроводного клея. Эффективность экранирования, обеспечиваемая с применением эпоксидного клея, составляет 50-65 дБ.

Радиопоглощающие материалы могут применяться в качестве покрытий различных поверхностей с целью уменьшения отражения от этих поверхностей электромагнитных волн. Принцип действия таких материалов заключается в том, что падающая на них электромагнитная волна преобразуется внутри их структуры в другие виды энергии. При этом имеют место явления рассеяния, поглощения, интерференции, а в ряде покрытий и дифракции электромагнитных волн. В зависимости от свойств радиопоглощающие материалы - покрытия могут быть широкодиапазонными и узкодиапазонными.

Структуру широкодиапазонных радиопоглощающих материалов образуют частицы ферромагнетика, введенные в слой изоляционного материала из немагнитного диэлектрика (пенополистирола, каучука, кремнийорганической пены и т. п.). Узкодиапазонные покрытия изготавливают из различных пластмасс и каучука. Чтобы такие покрытия обладали поглощающими свойствами, в их состав вводят ферромагнетики с примесями сажи или порошка графита в качестве поглотителя.

Радиопоглощающие материалы, используемые в качестве покрытий, могут быть однослойными, многослойными с переменными от слоя к слою параметрами, а также структурно неоднородными, т. е. с включением в состав материала различного рода структур, например дифракционных решеток.

Эффективность таких материалов достаточно высока. Коэффициент отражения большинства современных радиопоглощающнх покрытий не превышает единиц процентов.

Радиопоглощающие материалы находят применение для создания безэховых камер. Такие камеры создаются путем оклейки стен помещений, в которых должны проводиться радиоизмерения, радиопоглощающими материалами (покрытиями). В результате создаются условия для проведения испытаний, приближающиеся к условиям свободного пространства.

Радиопоглощающие строительные материалы находят применение для строительства специальных сооружений, например монтажно-испытательных корпусов, в которых осуществляется сборка и испытание объектов, работающих с излучением электромагнитных волн в открытое пространство.

Посмотрим, откуда возникает электромагнитное излучение в квартирах, домах, укажем простейшие методы борьбы с напастью. Пользующиеся радиооняней, знают: излучение дозированное — пишут буклеты дилеров. Нужно внимательно оценивать расстояние до малыша. Напомним, плотность излучения падает обратно пропорционально кубу дистанции. Параметр намного важнее, нежели мощность. Посмотрим, что говорят документы про виды и нормы электромагнитного излучения.

Электромагнитные излучения: источники и причины

Знаете, почему для связи используются избранные длины волн? Лакомые участки электромагнитного излучения забирают военные, государство. Условия распространения неоднородные. Допустим, сонары работают на длинах волн 20 метров. Связные частоты быстро гасятся водой.

Почему микроволновые печи, сотовые телефоны, Wi-Fi используют строго определенные участки спектра? Волны затухают в тумане. Платим, чтобы послания быстро поглощались средой, водой, организмом, содержащим 60 — 65% воды.

Пока держим рукой трубку телефона, наберемся электромагнитной энергии. Принцип действия микроволновой печи. Решили провести эксперимент: нашли в магазине бесконтактную отвертку-индикатор со световой, звуковой сигнализацией, исследовали домашнюю печь СВЧ. Проделали следующее:

Типичный мастер исследования

  1. Магнетрон выключается на малую мощность, завышенные режимы избегали использовать. Излучение было минимальным, меньше модель СВЧ-печи не выставляет.
  2. В первой части опыта микроволновка подключена к розетке, снабжена защитным заземлением, оформленным по европейским стандартам. Видно, сверху спускается кабель-канал, допускается стандартами.
  3. Во второй части опыта использован удлинитель, лишенный лепестков заземления. Получилось нарушение технологии европейских стандартов. Смотрите результат, вызванный электромагнитным излучением.

Напоминаем, бесконтактная отвертка-индикатор внутри корпуса содержит активные усилительные элементы, работающие от простенькой батарейки. Принимает слабые сигналы внешних источников. Принцип действия напоминает советскую отвёртку-индикатор. Фаза находится прикосновением к токонесущей части. Однако активная усилительная часть вводит немалые коррективы:

  • Благодаря высокой чувствительности, щуп бесконтактной отвертки-индикатора работает, подражая приемной антенне.
  • Чутко реагирует на диапазон 50 Гц в силу предназначения. При контактном способе регистрируется наличие фазы всегда, на дистанции засекается только электромагнитное излучение, образуемое движением тока. Провод без нагрузки сигнала не даст.
  • Отвертка-индикатор демонстрирует 2-3 диапазона чувствительности (см. фото). В нашем случае использован максимальный для пущей наглядности.

Кнопка установки чувствительности

Результаты опыта потрясающие, действие электромагнитного излучения представлено снимками:


Делайте выводы. Влияние на человека излучения 2,4 ГГц давно доказано (оспорено судом, права исследователя восстановлены следующей инстанцией), длина волны печи СВЧ та самая, энергия столь велика (без заземления), что вызывает срабатывание индикатора на значительном расстоянии. Потрудитесь прокладывать электрику, как предписывают стандарты. Розетки следует оборудовать лепестками заземления, чтобы корпус техники подавлял воздействие электромагнитных излучений, служа экраном.

Внешние и внутренние электромагнитные поля

Думаете, надлежащее заземление спасает на 100% против электромагнитных излучений? Нивелирует львиную долю. Отверткой-индикатором помахайте близ провода под током, увидите прежнюю индикацию. Ошибка? Вовсе нет – провод не экранированный, послужит антенной. На расстоянии 5 – 10 см (зависит от силы тока) прослеживаются негативные эффекты электромагнитных излучений. Вывод: устраняя влияние электромагнитного излучения, не располагайте розетки и сети проводки вблизи мест отдыха, кроватей, стульев, старайтесь находиться подальше.

Излучение электромагнитных волн можно практически полностью подавить экраном. К примеру, выбирайте кабель с оплеткой, чаще люди ставят в дом вместо пластикового гофра металлический. Оболочку заземляют. Поясняем истоки мероприятий. Заземленный металлический гофр образует сплошной экран. Сопротивление до шины контура не должно превышать 10 Ом. Меньше — лучше.

Линии напряженности магнитного поля

Излучение бессильно проникнуть на территорию квартиры. Не менее важно защититься против внешних полей. Каких? Сотовая связь, телевидение. Внутри корпуса корабля телефон неспособен ловить электромагнитное излучение, нутро танкера гораздо безопаснее городского парка. Защитить квартиру поможет враг – сотовый телефон. Послужит индикатором качества проведенных работ. Допустим, протестировать микроволновую печь несложно так:

  1. Внутрь помещается сотовый телефон.
  2. Производится вызов.
  3. Сигнал проходит — электромагнитное излучение телефона свободно проходит экран.

Хуже, если действует обратная связь. Понятно, вызов пройдет, вызванный большой силой передатчиков вышки, если удается слабому телефону достучаться сети, гораздо хуже. Понятно, у антенн неодинаковая чувствительность, поможет оценивать степень экранирования: ловит старый телефон – плохо, ловит новый – лучше. Разумеется, можно использовать шкалу на дисплее (одна полоса, две), сравнивая источники электромагнитного излучения по силе.

Быстро поймете. Допустим, измеритель регистрирует электромагнитное поле, когда дверка печи СВЧ прикрыта, вилка в правильно заземленной розетке. Сопротивление стали высокое. Требуется тщательнее заземлить прибор. На общем фоне правильно подключенная микроволновая печь создаст гораздо меньшее электромагнитное излучение, нежели в отсутствие специальных мер.

Главным источником помех, перекрывающих значительный спектр, считается домашний персональный компьютер. Монитор, системный блок непременно включаются с заземлением. Кстати, отверткой-индикатором легко измерить степень вредоносности дисплея: щуп реагирует на частоту кадровой развертки (60 Гц). Аналогично тому, как действовали с микроволновой печью, желающие могут испытать на электромагнитные излучения системный блок, включая в штатный сетевой фильтр, старенький удлинитель без заземления.

Квартирные виды электромагнитных излучений исчерпываются сказанным. Подразумеваем, Wi-Fi-модемы относятся к персональным компьютерам, в обязанности входит излучение электромагнитных волн. Вещи нужно держать подальше: на балконе, в соседней комнате, для коммутации с антенной пользоваться проводной связью через экранированный кабель радиодиапазона (волновое сопротивление 50 Ом). Экран, как многие догадались, заземлен. Измерение сопротивления должно укладываться относительно шины контура в размер 10 Ом. Вправду сказать, по большей части условие выполняется, экран чаще медный.

Согласно общепринятым нормам, алюминиевая фольга сажается на дренажный заземлённый провод. Иначе произойдёт подобное нашему опыту с микроволновой печью в первой части. При проведении тестов обратите внимание, не все диапазоны, частоты оценим одним инструментом. Отвертка-индикатор отзывается на частоту 50 Гц, для работы с которой сконструирована. Телефон будет показывать результаты на своей волне 1,5-2 ГГц. Микроволновая печь, сети Wi-Fi работают на 2,4 ГГц.

Правильно делаем экран защиты от электромагнитных волн

В каждом случае хороший экран обеспечит отличный результат, блокируя электромагнитные излучения. Просто замер проводим соответствующим инструментом. Помните: короткие волны изолировать сложнее. Для примера возьмите зеркало. Выступает экраном диапазона световых электромагнитных волн. Совершенно сплошное, на радаре кругового обзора рефлектор выполнен сетчатый.

Короткие волны распространяются по поверхности металла, длинные проникают в толщу. Для экранирования электромагнитного излучения спектра 50 Гц применяются толстые листы стали, для кабелей Wi-Fi хватает тонкого слоя фольги. Излучение промышленной сети может быть остановлено решетом, для СВЧ ход не пройдёт. Основная причина, по которой сотовые телефоны продолжают работать внутри микроволновых печей. Решетка понемногу фильтрует колебания (просачиваются по поверхности в районе мелких отверстий), ситуация становится хуже, если дверца не заземлена петлями.

Что делать? Попробуйте использовать фольгу. Обратите внимание, клеить внутри запрещено. Присутствует небольшой шанс возникновения разряда ионизацией воздуха. Неприятное явление, фольга сгорит. Если клеить вещь лишь снаружи, потрудитесь обеспечить надежный контакт со сталью дверцы. Экранирование СВЧ печи избегаем назвать легкой задачей. Достойная цель — обезопасить семью. М икроволновки полезны, удобны быстро разогреть пищу.

А.И. Ольшанский

Современные способы защиты от электромагнитных полей.

Перспективные экранирующие материалы класса «Новафор».

ООО «ЛАОТЭК», АНО «Городской медико-социальный Центр».

Коды государственного рубрикатора научно-технической информации (ГРНТИ) статьи: 76.33.33 Коммунальная гигиена и гигиена окружающей среды. 86.33 Охрана труда по источникам опасности и методам защиты. 87.55.33 Электрические и магнитные поля и излучения. Исследование полей и излучений. Методы и средства борьбы.

Обзор

Экранирование электромагнитных полей (ЭМП) является актуальной задачей защиты здоровья, информационной безопасности, электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии жилых помещений, защиты помещений для серверов и/или электронного оборудования.

Быстрое развитие телевидения и радиосвязи, мобильной сотовой связи, Интернета - вызывает все большее "загрязнение" окружающей среды. Весомый вклад вносят также бытовые электроприборы, электротранспорт и, безусловно, компьютеры. Наведенные электромагнитные поля все чаще вызывают сбои в работе ИТ-оборудования, влияют на качество связи,. Одновременно с этим, существует реальная возможность, с помощью специальной аппаратуры используя побочные электромагнитные излучения и наводки (т.н. ПЕМИН ) электронных приборов, снимать конфиденциальную информацию с серверов, вмешиваться в работу информационных систем, прослушивать переговоры или уничтожать данные на электронных носителях умышленно, а также по неосторожности.

Единственным физически обоснованным и надежным способом защиты от данных видов угроз является специальное экранирование компьютерных помещений или установка электронной техники в экранированные кабины. При кажущейся внешней простоте, данное решение позволяет, при учете особенностей распространения радиоволн и квалифицированном исполнении экраносооружения, добиться существенного ослабления фонового сигнала. Защитное экранирование помещений позволяет, кроме того, исключить вредное влияние на человека сильных электромагнитных полей от различных радиопередающих устройств и других средств электромагнитного излучения.

Мы углубленно изучаем новые научно-практические способы существенного ослабления воздействия электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками, как на человека, так и на радиоэлектронные приборы. Традиционно для создания электромагнитного экрана или экранированного объема чаще применяются материалы в виде стальных, медных, алюминиевых листов, фольги. В последние годы применяются более современные гибкие композитные материалы в виде сетки, ткани или пленки. Например, запатентованные нами универсальные композитные материалы класса «Новафор» .

Экранирование технических средств обработки информации и помещений, в которых происходит прием, передача и обработка конфиденциальной информации, позволяет снизить уровни электромагнитных излучений до заданных величин.

Мы разрабатываем полный диапазон специального оборудования, такого как экранированные двери и окна , комнатные экраны и сборно-разборные экранированные кабины , электрические фильтры , фильтры сигнализации , вентиляционные фильтры , а также экранирующие материалы по линии ЭМС .

Данная тема весьма многоплановая, но, прежде всего, экранирование ЭМИ - это основа экологической безопасности и одно из самых действенных средств пассивной защиты объекта от утечки информации по техническим каналам.

Применение качественных электромагнитных экранов, например, на основе композиционного материала класса Новафор позволяет решать задачи эффективной защиты по электрической и магнитной составляющим поля объектов обработки, приема-передачи конфиденциальной информации; отдельных технических средств и компонентов вычислительной техники; приемной и радиопередающей техники; технических средств (ТС), имеющих повышенные уровни электромагнитных излучений; ТС, к которым предъявляются жесткие требования по уровням взаимных помех; ТС, создающих проблемы электромагнитной совместимости и проблемы индустриальных помех; задачи защиты персонала от повышенного уровня электромагнитных полей; задачи обеспечения надлежащей экологической обстановки вокруг работающих электроустановок и СВЧ-устройств и т.д.

Потребность в применении качественных электромагнитных экранов возникает практически во всех отраслях промышленности и у большого количества субъектов производственно-хозяйственного комплекса. В области информационной безопасности также существуют задачи, связанные с экранированием ЭМИ.

Так как защита информации от утечки - проблема, требующая постоянного внимания и своевременного качественного разрешения независимо от формы собственности предприятия или финансового и социального положения человека, на страницах специализированных изданий ей уделяется особое внимание. Однако большинство авторов статей, касаясь средств защиты информации от утечки по техническим каналам (средств защиты технических средств обработки закрытой информации, а также помещений, в которых обрабатывается такая информация), рассматривает исключительно активные методы защиты, которые заключаются в сокрытии информативных сигналов за счет шумовой или заградительной помехи с помощью генераторов шума или постановщиков помех.

В связи с бурным развитием в мире новейших технологий и производств технических средств различного назначения, включая средства приема-передачи и обработки информации, активные технические средства защиты информации быстро устаревают. При этом более мощная современная техника не может не наносить урон здоровью своих пользователей.

В сложившихся условиях нам представляется наиболее эффективным, долговечным, экологически чистым и абсолютно безвредным для пользователей использование новых отечественных пассивных средств защиты информации от утечки по техническим каналам, а именно - экранирование электромагнитных излучений, создание систем экранирования помещений, в которых обрабатывается закрытая информация, и систем экранирования технических средств обработки закрытой информации и их компонентов.

Так, например, экранирование помещений, в которых присутствуют элементы телекоммуникационных сетей, системы информационного обеспечения, контроля и управления, отдельные технические средства, а также помещений, используемых для приема, обработки и передачи конфиденциальной информации, позволит:

Защитить объект от несанкционированного съема информации по радиоканалу, каналу ПЭМИН, электроакустическому каналу;

Усилить защиту объекта от специально организованных, с применением различных технических средств, каналов утечки информации;

Устранить выход за пределы помещения информативных электромагнитных излучений и наводок излучающих компонентов оргтехники, оборудования и интерьера помещения;

Защитить находящихся в помещении пользователей, оргтехнику, радиоэлектронное оборудование от поражающего воздействия оружия направленной энергии.

Обеспечить биологическую защиту находящихся в помещении пользователей от воздействия повышенного уровня электромагнитных полей и направленных электромагнитных излучений;

Многозначность и сложность задач, существующих в области информационной безопасности, требуют применения многофункциональных качественных экранированных объемов и конструкций, предназначенных для работы в широком диапазоне частот с высоким коэффициентом экранирования и предусматривающих различные варианты использования.

Для производства таких экранированных объемов разработаны новые высокоэффективные радиоэкранирующие материалы: легкие, гибкие, удобные в монтаже. В том числе и материалы класса «Новафор». Из них могут изготавливаться рулонные гибкие экраны; рулонные тканые экраны; рулонные магнитные экраны; плитные оптически прозрачные экраны; гибкие оптически прозрачные экраны; рулонные экраны для защиты кабелей; экраны для защиты элементов ПК и РЭП.

Например, вес 1 кв.м. мягких электромагнитных экранов - от 0,2 кг; толщина мягкого электромагнитного экрана -от 0,8 мм. Вес 1 кв.м. рулонного оптически прозрачного экрана - от 0,5 кг; толщина рулонного оптически прозрачного экрана - от 0,7 мм, а коэффициент светопропускания - не менее 80%.

Плитные конструкционные оптически прозрачные экраны могут быть созданы на базе стекла (коэффициент светопропускания - не менее 75, коэффициент экранирования не менее 30 дБ в диапазоне частот - 30 МГц - 40 ГГц. Вес - не более 18 кг/ кв.м.).

Подобные материалы позволяют создавать эксклюзивные электромагнитные экраны для обеспечения потребностей любой из отраслей промышленности и производить многофункциональные высокоэффективные в широком диапазоне частот (от 50 Гц до 100 ГГц и более) мобильные экранированные объемы, такие как :

Портативные экранированные камеры;

Мобильные экранированные объемы и элементы;

Быстроразворачиваемые экранированные рабочие модули;

Оптически прозрачные экранированные модули и др.

Область применения экранирован­ных помещений, объемов и конструк­ций велика. Благодаря появлению мо­бильных экранированных объемов стала возможной защита от повышен­ного уровня электромагнитных излу­чений любых технических средств и объектов, включая временно занимае­мые (арендуемые) помещения; у поль­зователей появилась возможность са­мостоятельно оборудовать техничес­кое средство, требующее защиты; быс­тро разворачивать экранированные укрытия как на открытой площадке, так и внутри помещения.

Более того, универсальные мобильные экранированные объемы могут изготавливаться в со­ответствии с техническими и габарит­ными требованиями конкретного заказчика.

Если говорить об эффективной защите серверных помещений в офисах, решение таких задач требует обеспечение специализированной комплексного экранирования, как в других случаях, в соответствии со специальными требованиями и нормативами документами *:

Раньше для экранирования от электромагнитных излучений помещений, например, для размещения серверов, электронного оборудования и т.д., - изготавливали стальные панели толщиной 1,2-2,0 мм. Панели соединялись между собой контактной сваркой, а затем проваривались сплошным швом. Для предотвращения коррозии металла панели окрашивали с обеих сторон. Так, например,была разработана экранированная кабина типа "Гарант" , на которую было полученоТУ У31.6-24248667-004:2008. Несмотряна её дороговизну , конструкция кабины позволяет осуществлять ее монтаж в помещении без применения сварки, что позволяет, при необходимости, разобрать и перевезти ее на другой объект, где собрать заново. Такие кабины являлись приемлемым решением для защиты серверов в отделениях банков и фирм, в том числе и в тех, которые расположены в арендованных помещениях.

Следует отметить, что независимо от выбора материалов, система вентиляции экрансооружений имеет входной и выходной каналы. Эффективность электромагнитного экранирования достигается при помощи сотовых отверстий (волноводных фильтров). Система воздухообмена осуществляется кондиционером, внутренний блок которого должен размещаться вне помещения и путем воздуховодов осуществляется охлаждение воздуха. В экран помещения воздуховоды подсоединяются через диэлектрическую вставку и волноводный фильтр. Все линии электропитания, пожарной и охранной сигнализации фильтруются, разводка по помещению осуществляется в трубах или экранированной оплетке. Все линии локальной сети заводятся в металлических трубах, на концах труб устанавливаются специальные фильтры с радиопоглощающим материалом. Силовые и информационные вводы в помещение осуществляются через специальные фильтры.

Измерения затухания ПЕМИН (аттестация экрансооружений) производится после монтажа и по итогам обычно выдается протокол измерений и паспорт помещения.

Одним из путей проникновения электромагнитных помех во вторичные цепи является наличие емкостной и/или индуктивной связей между цепями. Ослабление связи достигается экранированием электромагнитных полей. Для ослабления электрического поля обычно используются конструкции из высокопроводящих материалов. Ослабление магнитного поля производят с помощью экранов из ферромагнитных материалов. Высокочастотные поля экранируют ферромагнитными материалами, либо высокопроводящими немагнитными материалами.

Как правило, такие материалы являются достаточно дорогими, поэтомуэкранирование помещений является дорогостоящим решением .

В последнее время появились композиционные материалы, которые могут быть эффективным и достаточно дешевым решением.

Настоящая работа посвящена исследованию экранирования с помощью прототипа композиционного материала «Новафор» на базе известного резистивного композита «ЭКОМ» .

1. Прототип

Прототипом являлся композиционный материал «ЭКОМ », который составляется из трех мелкодиспергированных компонентов: графит, окись железа, корунд и одного жидкого компонента: ортофосфорная кислота. Для усиления подавления ЭМП в материале желательно иметь более высокую электропроводность и магнитную проницаемость. С этой целью необходимо добавить компоненты, имеющие высокие магнитную проницаемость и электропроводность. При этом просто добавление графита неэффективно, т.к. сопровождается уменьшением механической прочности материала. Было предложено добавление железной руды на основе Fe 3 O 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 в качестве магнитного компонента (~20) и графита, в качестве электропроводного элемента. При этом механическая прочность обеспечивалась дополнительными технологическими операциями: плитки из базового материала перемалывались, к перемолу добавляли графит и ортофосфорную кислоту . Было получено, что ослабление электрического поля довольно значительно.

2. Эксперимент

Методика измерений с помощью устройства "Защита" была аналогичной изложенной в . Результаты представлены в таблице 1.

Толщина, мм

Удельное сопр., мОм.м.

Ослабление магнитного поля, дБ на частоте, МГц

Ослабление электрического поля, дБ на частоте, МГц

3. Аналитика

Анализируя полученные данные можно заметить, что появилось ослабление магнитного поля в области низких частот. Это указывает, в том числе, на ферромагнитные свойства композиции. Конкретное значение магнитной проницаемости трудно определить из этих данных. Оценку проще сделать, используя известное выражение для расчета эффективной проводимости матричных композиционных материалов .

где V m -объемная доля руды, А - характеризует форму частиц, А=1.5 для сфер, А=3 для частичек нерегулярной формы с минимальной поверхностью, А=4 для пластинок и чешуек различной формы. Pm - максимально возможная объемная доля фазы, характеризующая укладку и форму частиц. Здесь матрицей являются неферромагнитные компоненты материала, а руда является наполнителем. Ее объемное содержание, например, для самого лучшего образца 125 составляло примерно 0.5. Для этого случая эффективная магнитная проницаемость композита, согласно (1), должна составлять примерно 3.

Нарастание коэффициента затухания магнитного поля и ослабление коэффициента затухания электрического поля с ростом частоты вполне очевидно, это связано с переходом из электростатического и магнитостатического режимов в электромагнитный режим экранирования. Действительно, самые высокие коэффициенты затухания в области высоких частот имеют образцы с меньшим удельным сопротивлением и с меньшей глубиной скин-слоя. А в экспериментах с самым высокоомным образцом 125 высокочастотное ослабление электрического поля не зафиксировано. Оценим глубину скин-слоя для образца 125. Глубина проникновения поля в проводящей среде определяется магнитной проницаемостью , частотой , проводимостью :

(2)

Полное затухание поля определяется отражением P на границе сред и поглощением А в материале образца. Для волнового режима коэффициент затухания вследствие отражения определяется соотношением K=Z 0 /Z e из выражения

(3)

а коэффициент ослабления вследствие поглощения можно определить по выражению

А=8.7h/ (4)

Для частоты 30 МГц значение  составляет 3.7 мм. Если стенка экранирующей плитки находится в дальней зоне источника, то волновое сопротивление пространства Z 0 =377 Ом, а волновое сопротивление плитки Z e =2/() на частоте 30 МГц для лучшего образца составит Z e 1.9 Ом, соответственно коэффициенты затухания для образца 371 должны были составлять примерно A=14.5, P=46. На самом деле, волновое сопротивление пространства в квазистатических режимах имеет существенно разные значения для электростатического и магнитостатического режимов. Поэтому коэффициент затухания вследствие отражения имеет существенно меньшие значения. Если считать расстояние от источника до экрана примерно 1 мм, то коэффициент отражения по электрической составляющей должен составлять более 90, а коэффициент отражения по магнитной составляющей примерно 8. Оценки отражения по электрической составляющей явно не соответствуют эксперименту. Тогда как суммарное ослабление по магнитному полю P+A22.5 незначительно отличается экспериментального значения 26.

В композиционном материале коэффициент отражения может иметь особенности. В частности в нем должен проявиться размерный эффект, при котором коэффициент отражения будет значительно меньше, по сравнению с отражением от гомогенного материала с той же проводимостью. Рассмотрим скин-эффект в дисперсном материале, составленном из композиции проводящего и непроводящего порошковых материалов. Выталкивание тока в тонкую приповерхностную область должно привести к новому эффекту. Дело в том, что в композиционном материале, при изменении концентрации проводящей компоненты, ток изменяется немонотонно. При низком значении концентрации электропроводность мала, а при некотором значении, называемом порогом проводимости, происходит ее резкий рост на несколько порядков. При трехмерном протекании пороговая концентрация значительно ниже, чем при двухмерном протекании . Выбирая фактическую концентрацию таким образом, чтобы она была выше "объемного" порога протекания, но ниже "поверхностного" порога протекания, можно получить, что удельное сопротивление материала вблизи поверхности будет значительно выше, чем объемное удельное сопротивление. Это должно привести к особенностям не только отражения, но и поглощения ЭМП.

Выводы

Высокоперспективным является дальнейшее изучение свойств нового композиционного материала класса «Новафор» (в сравнении с прототипами). Новый материал обладает достаточно высоким поглощением, как по магнитной, так и по электрической составляющим ЭМП. Анализ поведения композиционного материала под действием полей показывает, что он может обладать аномалиями в коэффициентах отражения и поглощения. Модификации подобного материала могут найти широкое применение при решении задач электромагнитной совместимости в ряде областей, в частности при создании безэховых помещений** и др.

Примечание*

1) СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (ЭМИ РЧ).

7.4. Экранирование источников ЭМИ РЧ или рабочих мест осуществляется с помощью отражающих или поглощающих экранов (стационарных или переносных). Отражающие экраны выполняются из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом и др. (приложение 3).

В поглощающих экранах используются специальные материалы, обеспечивающие поглощение излучения соответствующей длины волны. В зависимости от излучаемой мощности и взаимного расположения источника и рабочих мест конструктивное решение экрана может быть различным (замкнутая камера, щит, чехол, штора и т.д.).

7.5. При изготовлении экрана в виде замкнутой камеры вводы волноводов, коаксиальных фидеров, воды, воздуха, выводы ручек управления и элементов настройки не должны нарушать экранирующих свойств камеры.

7.6. Экранирование смотровых окон, приборных панелей проводится с помощью радиозащитного стекла. Для уменьшения просачивания электромагнитной энергии через вентиляционные жалюзи последние экранируются металлической сеткой, либо выполняются в виде запредельных волноводов.

7.7. Уменьшение утечек энергии из фланцевых сочленений волноводов достигается путем применения "дроссельных фланцев", уплотнения сочленений с помощью прокладок из проводящих (фосфористая бронза, медь, алюминий, свинец и другие металлы) и поглощающих материалов, осуществления дополнительного экранирования.

2) Санитарные нормы и правила при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот. (утв. Главным Санитарным врачом СССР 30 марта 1970 г. N 848-70 с изменениями от 8 февраля 1978 г.)

Литература

    А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2008114856.

    А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2008115285.

    А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2299057.

    А.И. Ольшанский. Патент РФ на изобретение № RU 2379066.

    А.И. Ольшанский. Патент РФ на ПМ.№ RU 76803.

    A. I. Olshanskiy. COMPOSITE MATERIAL, PACKAGE AND CARRIER MADE ON THE BASIS OF THE COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF PRODUCING THE COMPOSITE MATERIAL. PCT/RU2009/000177. 14.04.2009 г.

    Сарин Л.И., Белокуров Е.М., Емельянов Н.И., Ильиных М.В., Хохлов В.М. Материалы для экранирования электромагнитных полей на основе железофосфатного связующего. Тез. докл. научно-техн. конференции "Создание и использование новых перспективных материалов для радиоэлектронной аппаратуры и приборов", Москва, ГУП ВИМИ, 2000, стр. 85-86.

    Наполнители для полимерных композиционных материалов. Спр. пособие/Под ред.Г.С.Каца и Д.В.Милевски.- М.:Химия, 1981, 736 с.

    Шваб А. Электромагнитная совместимость: Пер. с нем. В.Д.Мазина и С.А. Спектора 2-е изд., перераб. и доп./Под ред. Кужекина И.П. М.: Энергоатомиздат, 1998, 480 с.

    Неймарк А.В. Электрофизические свойства перколяционного слоя конечной толщины, ЖЭТФ, т.98, в.2, 1990, стр. 611-626.

    СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (ЭМИ РЧ).

    В. Н. Коваленко, Д.Н. Владимиров, Е. Н. Хандогина. Многофункциональные мобильные экранированные объемы. Технологии оборудование материалы", апрель-июнь 2003.

    С.М. Коробейников, Л.И. Сарин, В.М. Хохлов. Экранирующий материал для защиты от ЭМП. Москва, ГУП ВИМИ, 2005.

    МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ГОСТ 30372-95. ГОСТ P 50397-92. УДК 621.38.001.4: 006.354. Группа Э00 СОВМЕСТИМОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ. Термины и определения. Electromagnetic compatibility for electronic equipment. Terms and definitions. ОКСТУ 3401, 6301, 6501.

    ГОСТ Р 50414-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование для испытаний. Камеры экранированнные . Классы, основные параметры, технические требования и методы испытаний. Electromagnet compatibility of technical means. Test equipment. Shielded chambers. Classes, general parametres, technical requirements and test methods.

    ДокументSP–3-0092: (Стандарт TIA-942, редакция 7.0, февраль 2005) Телекоммуникационная инфраструктура Центров Обработки Данных . Скачать стандарт TIA-942

А.И. Ольшанский Современные способы защиты от электромагнитных полей. Перспективные экранирующие материалы класса «Новафор». // Научный электронный архив.
URL: (дата обращения: 21.04.2019).