電磁屏蔽暗室施工工藝分析

何廣春

（陜西廣天科技有限公司，陜西 西安 710054）

我們電磁屏蔽行業(yè)的暗室是電磁屏蔽暗室，也叫電波暗室，與傳統(tǒng)的暗室完全不同。它既是電磁屏蔽機房，又區(qū)別于普通的電磁屏蔽機房。暗室比普通的屏蔽室要復(fù)雜得多，它專注于電磁測試和檢驗的屏蔽機房。因此，對暗室的設(shè)計、施工質(zhì)量和施工工藝就有了特殊的要求。

1 電磁屏蔽室和暗室的區(qū)別

電磁屏蔽室只是一個大的鐵箱子，把外邊的電磁信號隔離。通俗地講，就是里邊的信號出不去，外邊的信號進(jìn)不來。暗室不僅有屏蔽室的功能，而且內(nèi)部貼了鐵氧體材料，放置了辟尖型吸波材料，為的是模擬空曠場地的環(huán)境。所以，從建造成本來說，暗室比屏蔽室要高出許多，貴就貴在暗室內(nèi)的吸波材料上。為什么要粘貼和放置這些吸波材料？這是電磁的特性決定的。電磁屏蔽室阻斷了內(nèi)外的電磁信號，但里面的電磁波會在內(nèi)壁反射增加，并且是反射再反射，嚴(yán)重制約了模擬空曠場地的效果。依據(jù)電磁反射波的特性，暗室內(nèi)壁加裝吸波材料，電磁反射波會被吸收，不會產(chǎn)生疊加電磁波的混波效應(yīng)，測試樣品時，就不會產(chǎn)生電磁輻射干擾。所以，電波暗室的確切定義應(yīng)該是：為了減少電波反射而在其內(nèi)表面上裝有射頻吸波材料的屏蔽室稱為電波暗室，又稱射頻無反射試驗室或電波無反射。由此看來，暗室加裝吸波材料是暗室建造最重要的環(huán)節(jié)，也是區(qū)別于電磁屏蔽機房最顯著的特征。屏蔽暗室吸波體布置示意圖，見圖1。

圖1 屏蔽暗室吸波體布置示意圖（俯視）

吸波材料應(yīng)該采用什么材料？吸波材料在暗室放在什么位置？吸波材料做成怎樣的形態(tài)才能更好地吸波？、這是所有屏蔽暗室設(shè)計師都要面對的問題。吸波材料就是專門用于吸收入射電磁波能量的材料。雖然屏蔽暗室的吸波材料早就存在于現(xiàn)實中，但正式作為建筑學(xué)名詞是2014年的事。吸波材料的用材國內(nèi)外大多采用價格較低的聚氨酯軟泡沫做成型材，聚氨酯價格低，重量輕，易加工，耐高溫，低燃點，加工技術(shù)成熟并且施工簡單。國內(nèi)許多廠家生產(chǎn)聚氨酯型材，并且可以根據(jù)用戶要求的尺寸、形狀、顏色生產(chǎn)。

吸波材料粘貼在暗室內(nèi)壁的六壁，使入射到暗室六壁大部分電磁波能量被吸收，反射極小，所以還有人把屏蔽暗室叫作“吸波室”。有的暗室為追求實用或建造位置的特殊性（如艦艇上），暗室內(nèi)壁只在五個壁粘貼吸波材料，而在地面放置可以靈活移動的吸波體。從國內(nèi)吸波材料生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品來看，吸波材料型材大致分為四種：

（1）角錐型吸波材料。分為直角錐形和斜角錐形，角錐整齊，外型美觀，表面可以根據(jù)用戶需要噴涂彩色或彩圖。

（2）平板型吸波材料。厚度10～50mm，整塊面積6060cm。除具有吸波材料都有的重量輕、阻燃性能好的特性外，平板型吸波材料的最大優(yōu)點是易于偽裝、隱蔽。

（3）地板型吸波材料。這種型材分上下兩層，兩層間是尖峰對插，外面殼體可以用玻璃殼體。適用于走廊、客廳、暗室地板表面。

（4）棱邊拐角吸波材料。適用于墻角、墻邊?，F(xiàn)實建造的暗室所采用的吸波材料型材大多為尖錐形，因為尖錐型有多個面，增大了吸波的面積，可以很好地吸收電磁能量。但是，有一利必有一弊，大量的尖錐體占據(jù)了暗室有限的空間，頂棚和四壁凸出著尖錐型吸波材料，地面也擺放著1m高的尖錐體，不僅會給測量工作帶來不便，也給測量人員帶來了心理壓抑。如果增大暗室面積，必然加大了建造成本。于是，不少聰明的設(shè)計師不拘泥于吸波材料常用的尖錐型形狀，設(shè)計出了許多別出心裁的吸波體造型。比如，把尖錐型吸波體的尖錐部彎下來，降低吸波體的長度和高度，稱為扭錐型或麻花型。彎下來的部分還可以做成尖錐狀或其他形狀，以增加吸波面為要。這樣并不減少吸波體的吸波面積，卻增大了暗室的實用面積。

需要引起暗室設(shè)計師重視的是，吸波體的高度和待吸收的電磁頻率有關(guān)，需要吸收的電磁波頻率越低，吸波體的長度越高，是反比的關(guān)系。所以，暗室的電磁波頻率不能太低，太低了吸波體的高度將無法承受?，F(xiàn)有的屏蔽暗室，使用的電磁波頻率都在數(shù)百兆赫以上?，F(xiàn)在，市面上出了一種新型的棱錐形吸收體，可使暗室工作頻率降到30M，與開闊地相比，測量誤差很小。對于電磁波的測試，實驗環(huán)境要求不高的測試，比如，傳導(dǎo)騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試都是通過電源線進(jìn)行，屏蔽室內(nèi)就可以測試。對于空間輻射、空間騷擾等空間帶來的問題或是抗干擾時對空間有特殊要求就需要在暗室進(jìn)行。所謂暗室，并不是在昏暗的房子里做測試工作。如果把暗室關(guān)上門，暗室里面不開燈，當(dāng)然是暗無天日，是真正的暗室。從事測試工作時，測試儀器在暗室外，只把測試用的傳輸線放在暗室需要測試的操作臺上。此時，暗室內(nèi)沒有任何人員，關(guān)上屏蔽門后，沒有必要開燈，當(dāng)然暗室就是漆黑一團(tuán)，這就是暗室名稱的由來。

2 暗室的用材和選取

現(xiàn)代科技的發(fā)展，電場波輻射對環(huán)境的影響日益增大。電場波輻射不僅干擾工作，還能對人體造成傷害。為了治理電磁污染，削弱或抵擋電場波的危害，尋找和發(fā)明吸波材料是當(dāng)今電磁屏蔽行業(yè)一大課。研究證實，鐵氧體吸波材料吸波的性能最佳，它吸收頻段高，吸收率高，需要的厚度薄，可以很好地達(dá)到消除電磁干擾的問題。吸波材料設(shè)計時要考慮兩大問題：

（1）電場波到達(dá)吸波材料表面時，盡可能完全穿過表面，減少反射。

（2）電場波進(jìn)入吸波材料內(nèi)部時，要使電場波的能量盡量損耗掉。基于這兩個要素，選取吸波材料時，大多選取電阻型損耗吸波材料和電介質(zhì)損耗吸波材料。電阻型損耗吸波材料和材料的導(dǎo)電率有關(guān)，機理是把電磁能轉(zhuǎn)化為熱能；電介質(zhì)損耗吸波材料是介質(zhì)損耗，介質(zhì)反復(fù)極化會發(fā)熱，從而把電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。還有一種新型的磁損耗材料，機理是鐵磁材料動態(tài)磁化過程中殘生的磁滯損耗、旋磁渦流、阻尼損耗等。最近報道的納米微波損耗材料是吸波技術(shù)的一大亮點。吸波材料的元素分為碳系、鐵系、陶瓷系和導(dǎo)電聚合物。元素為石墨烯、石墨、炭黑、碳纖維、碳納米管、鐵氧體、磁性鐵納米材料、碳化硅等。這些元素分別制作成單層平板形、多層平板型、圓形、多邊形、錐形等。國外還有把鐵氧體和金屬短纖維與高分子樹脂混合，作為涂層直接噴涂到屏蔽機房的內(nèi)壁，厚度一般為1.5～5mm，整體工藝比較復(fù)雜，成本太高。于是，國內(nèi)有把吸波材料和工程塑料混合的設(shè)想，生產(chǎn)復(fù)合型吸波材料，這樣可以大大節(jié)省成本，目前在研發(fā)階段。暗室內(nèi)壁的用材和電視臺播音室內(nèi)壁的用材有異曲同工之處，播音室內(nèi)壁的用材是為了吸音，不使聲音反射。暗室內(nèi)壁的用材是為了吸波，不使電磁波干擾，模擬一個空曠的環(huán)境。當(dāng)然，選取暗室的吸波材料，除考慮性能和成本外，還要注意材料的重量輕、耐高溫、耐潮濕、抗腐蝕的物理性能。

3 暗室的施工工藝要求

暗室的結(jié)構(gòu)形式有兩大類，組裝式殼體和焊接式殼體。組裝式殼體由若干屏蔽板用螺釘、壓條（襯墊）相互組成，安裝簡單，可裝可拆，易于搬遷安裝。由于殼體是活動連接，屏蔽效能不可能很高。焊接式殼體由若干屏蔽板體焊接成一體，不易拆裝，又稱固定式屏蔽暗室。這類暗室殼體穩(wěn)定，承載力大，特別適合超高超寬的大跨度屏蔽體，并且屏蔽效能遠(yuǎn)高于組裝式殼體暗室。但暗室的內(nèi)壁設(shè)計卻大同小異。暗室的設(shè)計不同于電磁屏蔽機房的設(shè)計，區(qū)別在于內(nèi)飾上，也就是暗室的內(nèi)壁設(shè)計，包括地面。要想達(dá)到盡量好的吸波效果，四四方方的內(nèi)壁設(shè)計很少見，顯然不太理想。有設(shè)計成穹隆型的，多邊形的，也有設(shè)計成六邊型的，這就要靠我們的設(shè)計人員腦洞大開了。暗室屏蔽室是一項屏蔽系統(tǒng)工程，它包括屏蔽殼體、供人員設(shè)備出入的的屏蔽門、通風(fēng)散熱的屏蔽窗、各種電源濾波器、各種信號線的屏蔽處理及屏蔽接地等。

暗室采用的吸波體常做成尖劈型，像金字塔的形狀，通俗叫尖錐形。主要有聚氧酯泡沫型、無紡布難燃型和硅酸鹽板金屬膜組裝型。此類吸波材料表面積增大，會很好地產(chǎn)生吸波功能。它缺點也很明顯，暗室基于建造成本，面積本來就不大，吸波體增大，暗室內(nèi)部空間會急劇減少，有的尖錐型吸波材料高度近2m，給工作人員壓抑感。暗室的施工，不同于一般電磁屏蔽機房的施工，工藝要求復(fù)雜得多，需要有經(jīng)驗的專業(yè)人員參與，特別是焊接技術(shù)。焊工要具備質(zhì)量意識和扎實的能力，工作前要準(zhǔn)備焊接材料、心態(tài)要到位，還要考慮設(shè)備的性能。

首先，屏蔽暗室鋪設(shè)地梁的的地面要做平，不得有金屬和其他雜物，以免承重后變形。其次，要核對鋪設(shè)地梁的尺寸，確認(rèn)地梁結(jié)構(gòu)焊接固定，然后鋪設(shè)金屬地板。金屬地板的板與板之間留間隙3～5mm焊縫，焊接時打孔塞焊，孔必須打到下方有鋼板的地方，地板接縫滿焊焊接。

近年來，陜西廣天科技有限公司制作的暗室有了新的創(chuàng)意，他們在地面已有的屏蔽地板上再架設(shè)一層金屬地板，中間用鋼龍骨支撐，架空高度高達(dá)為500mm。由于增加了地面高度，暗室的設(shè)計也要考慮總體高度的問題。這樣，兩層金屬板可以更好地反射信號。另外，暗室內(nèi)電源管線及信號接口板、波導(dǎo)管、強弱管線可以放在二層地板間走線，在反射地面上引出配置插座，既增強屏蔽效果又方便施工。但這種暗室材料成本和施工成本會增加不少，需要用戶方慎重考慮，關(guān)鍵要看暗室的測試性能要求。暗室內(nèi)壁四周架設(shè)強體龍骨，立柱龍骨用60×60×2（mm）方型鋼管，也有用200×100×5(mm)方型鋼管作為中間襯檔，具體的方型鋼管尺寸根據(jù)暗室的設(shè)計圖紙確定。

安裝墻體豎向龍骨時，做好龍骨框架面的垂直和平整度，因為暗室內(nèi)壁基本上都是鐵家伙，很重，骨架如果不垂直很容易變形。龍骨每根立柱下須墊100×100×5（mm）絕緣板，或者根據(jù)地梁長寬自行裁定尺寸。頂梁龍骨打M8膨脹螺釘，膨脹螺釘需用尼龍?zhí)滋咨?，與角鋼絕緣處理。安裝屏蔽門時，也需要精細(xì)調(diào)整垂直和水平。門和周圍的鋼板分段焊接滿焊焊接，分段焊接是為了避免局部受熱過多產(chǎn)生變形。

4 暗室的接地要求

接地技術(shù)是防止電磁干擾，增加電子設(shè)備兼容能力，提高設(shè)備可靠性的重要方法。設(shè)備和系統(tǒng)的接地，其目的有兩個：一是為設(shè)備或系統(tǒng)提供一個信號電壓的公共參考點；二是為了人身和設(shè)備的安全。接地方式可分為單點接地、多點接地和混合接地等。屏蔽暗室的接地和電磁屏蔽機房的接地方法基本相同，也必須良好接地，使屏蔽體和大地同電位，避免產(chǎn)生對地電容造成對測量設(shè)備干擾和對工作人員造成不安全。屏蔽暗室的接地是單點接地。要點有以下三點：

（1）屏蔽體單獨接地，即單點接地。為保證接地可靠，要選擇專門的金屬接地器材。

（2）接地線盡可能短，暗室在高層建筑上可以通過建筑物的結(jié)構(gòu)鋼架接地，接地線一般選擇50mm×3mm鍍鋅鋼板。

（3）不得把接地線和其他導(dǎo)線平行敷設(shè)。暗室完工后要進(jìn)行自檢，自檢的重點是殼體所有連續(xù)焊接縫、穿孔、門和波導(dǎo)窗部位檢查。有問題的及時補焊，補焊后再自檢。收工清理主要是焊縫清理，然后涂上防銹油漆。還有對屏蔽門的調(diào)試使用，并對用戶教會屏蔽門的使用方法和保養(yǎng)知識。報請國家認(rèn)可資質(zhì)的第三方檢測機構(gòu)檢測機房，出具合格證書。最后的一項工作是填寫項目完成報告，包括工程完工審批表和試運行報告，約請甲方及現(xiàn)場負(fù)責(zé)人對項目初步驗收，填寫驗收報告和客戶滿意度調(diào)查表。報請甲方及現(xiàn)場負(fù)責(zé)人對項目終極驗收、交鑰匙。需要強調(diào)的是，暗室的設(shè)計不僅要考慮吸波材料的購買成本，也要考慮吸波材料的質(zhì)量可能帶給暗室的后期維護(hù)保養(yǎng)成本。如果維保期過后維護(hù)保養(yǎng)成本太高，即使設(shè)計的圖紙很有花樣，在工程競標(biāo)時也不具備優(yōu)勢。