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）

我們電磁屏蔽行業的暗室是電磁屏蔽暗室，也叫電波暗室，與傳統的暗室完全不同。它既是電磁屏蔽機房，又區別于普通的電磁屏蔽機房。暗室比普通的屏蔽室要復雜得多，它專注于電磁測試和檢驗的屏蔽機房。因此，對暗室的設計、施工質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，外邊的信號進不來。暗室不僅有屏蔽室的功能，而且內部貼了鐵氧體材料，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外的電磁信號，但里面的電磁波會在內壁反射增加，并且是反射再反射，嚴重制約了模擬空曠場地的效果。依據電磁反射波的特性，暗室內壁加裝吸波材料，電磁反射波會被吸收，不會產生疊加電磁波的混波效應，測試樣品時，就不會產生電磁輻射干擾。所以，電波暗室的確切定義應該是：為了減少電波反射而在其內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節，也是區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才能更好地吸波？、這是所有屏蔽暗室設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實中，但正式作為建筑學名詞是2014年的事。吸波材料的用材國內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，加工技術成熟并且施工簡單。國內許多廠家生產聚氨酯型材，并且可以根據用戶要求的尺寸、形狀、顏色生產。

吸波材料粘貼在暗室內壁的六壁，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。從國內吸波材料生產廠家的產品來看，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。現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，不少聰明的設計師不拘泥于吸波材料常用的尖錐型形狀，設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。

需要引起暗室設計師重視的是，吸波體的高度和待吸收的電磁頻率有關，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。現有的屏蔽暗室，使用的電磁波頻率都在數百兆赫以上?，F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，實驗環境要求不高的測試，比如，傳導騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試都是通過電源線進行，屏蔽室內就可以測試。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。如果把暗室關上門，暗室里面不開燈，當然是暗無天日，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，暗室內沒有任何人員，關上屏蔽門后，沒有必要開燈，當然暗室就是漆黑一團，這就是暗室名稱的由來。

2 暗室的用材和選取

現代科技的發展，電場波輻射對環境的影響日益增大。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，尋找和發明吸波材料是當今電磁屏蔽行業一大課。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，可以很好地達到消除電磁干擾的問題。吸波材料設計時要考慮兩大問題：

（1）電場波到達吸波材料表面時，盡可能完全穿過表面，減少反射。

（2）電場波進入吸波材料內部時，要使電場波的能量盡量損耗掉?；谶@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損耗吸波材料。電阻型損耗吸波材料和材料的導電率有關，機理是把電磁能轉化為熱能；電介質損耗吸波材料是介質損耗，介質反復極化會發熱，從而把電磁能轉化為熱能。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的一大亮點。吸波材料的元素分為碳系、鐵系、陶瓷系和導電聚合物。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壁，厚度一般為1.5～5mm，整體工藝比較復雜，成本太高。于是，國內有把吸波材料和工程塑料混合的設想，生產復合型吸波材料，這樣可以大大節省成本，目前在研發階段。暗室內壁的用材和電視臺播音室內壁的用材有異曲同工之處，播音室內壁的用材是為了吸音，不使聲音反射。暗室內壁的用材是為了吸波，不使電磁波干擾，模擬一個空曠的環境。當然，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

暗室的結構形式有兩大類，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，并且屏蔽效能遠高于組裝式殼體暗室。但暗室的內壁設計卻大同小異。暗室的設計不同于電磁屏蔽機房的設計，區別在于內飾上，也就是暗室的內壁設計，包括地面。要想達到盡量好的吸波效果，四四方方的內壁設計很少見，顯然不太理想。有設計成穹隆型的，多邊形的，也有設計成六邊型的，這就要靠我們的設計人員腦洞大開了。暗室屏蔽室是一項屏蔽系統工程，它包括屏蔽殼體、供人員設備出入的的屏蔽門、通風散熱的屏蔽窗、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，工藝要求復雜得多，需要有經驗的專業人員參與，特別是焊接技術。焊工要具備質量意識和扎實的能力，工作前要準備焊接材料、心態要到位，還要考慮設備的性能。

首先，屏蔽暗室鋪設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，要核對鋪設地梁的尺寸，確認地梁結構焊接固定，然后鋪設金屬地板。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意，他們在地面已有的屏蔽地板上再架設一層金屬地板，中間用鋼龍骨支撐，架空高度高達為500mm。由于增加了地面高度，暗室的設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，暗室內電源管線及信號接口板、波導管、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，關鍵要看暗室的測試性能要求。暗室內壁四周架設強體龍骨，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暗室的設計圖紙確定。

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，膨脹螺釘需用尼龍套套上，與角鋼絕緣處理。安裝屏蔽門時，也需要精細調整垂直和水平。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生變形。

4 暗室的接地要求

接地技術是防止電磁干擾，增加電子設備兼容能力，提高設備可靠性的重要方法。設備和系統的接地，其目的有兩個：一是為設備或系統提供一個信號電壓的公共參考點；二是為了人身和設備的安全。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，避免產生對地電容造成對測量設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構鋼架接地，接地線一般選擇50mm×3mm鍍鋅鋼板。

（3）不得把接地線和其他導線平行敷設。暗室完工后要進行自檢，自檢的重點是殼體所有連續焊接縫、穿孔、門和波導窗部位檢查。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。還有對屏蔽門的調試使用，并對用戶教會屏蔽門的使用方法和保養知識。報請國家認可資質的第三方檢測機構檢測機房，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，約請甲方及現場負責人對項目初步驗收，填寫驗收報告和客戶滿意度調查表。報請甲方及現場負責人對項目終極驗收、交鑰匙。需要強調的是，暗室的設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量可能帶給暗室的后期維護保養成本。如果維保期過后維護保養成本太高，即使設計的圖紙很有花樣，在工程競標時也不具備優勢。