专利名称：防电磁辐射眼镜屏蔽效能的测试方法及实现该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种屏蔽效能的测试方法，特别涉及防电磁辐射眼镜屏蔽效能 的测试方法，还涉及实现该方法的装置。
背景技术：
大功率电磁辐射能伤害人体，人体最容易受电磁辐射伤害的部位是眼睛， 在长时间，较大剂量电磁波辐射下，眼睛的晶状体会变得浑浊，生白内障。预 防措施就是戴上涂有防电磁辐射涂料的眼镜，但是当镜片涂有防电磁辐射的金 属薄膜后，镜片的透光性能减弱了，涂层越厚，防电磁辐射性能越好，而光通 量越少，为了在亮度和防电磁辐射之间寻找个最佳点，我们必须测准镜片的电 磁屏蔽效能，但遗憾的是至今无一合适的方法。
我国的国军标SJ/T20524 — 1995规定了非导电材料表面涂或镀层，金属网、 导电玻璃、导电薄膜，导电介质板等平板型屏蔽材料屏蔽效能的测量方法。但 它要求样品直径为OU5，而通常眼镜的尺寸小于①115，无法测试，即使使用较 小的样品夹具。而且，这是一种破坏性测试方法，因此防电磁辐射眼镜测试始 终是一个难解的问题。
为此在过去常用的是一种近场法，如
图1所示。
为了防止发射的电磁波从镜片的侧面衍射到接收天线一侧，发射天线和接 收天线一般做得很小，这样天线系数就很大，接收机收到的信号就很弱，噪声 也就变得很大，给测试带来很大的误差。另外，测试时电磁波从镜片边上的衍射以及从镜片反射后经室内多次反射到接收天线所造成的泄漏，都使测试结果 误差很大。而且，近场电磁屏蔽效能还和辐射源、天线及镜片之间距离有关。 即使在造价数百万元的电波暗室内测试，这种由于场反射而造成的场不均匀误 差仍可达6分贝(还不包括从镜片一侧到另一侧的衍射误差)。再则，从评价电 磁屏蔽材料性能的角度上来看，考虑到近场电磁屏蔽效能还和辐射源、天线及 镜片之间距离有关，显然，近场法不是一种好方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题第一方面在于提出一种防电磁辐射眼镜屏蔽效能 测试方法，以解决现有的测试方法存在的上述问题。
防电磁辐射眼镜屏蔽效能测试方法，其特征在于，包括以下步骤
1) 测出所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层的表面电阻Rs，得出所述防 电磁辐射涂层的表面电阻率Ps;
2) 将步骤l)中所得到的表面电阻率，代入以下公式得到屏蔽效能SE
SE掘g(l+音)..............................(5)
式中Z。为空间波阻抗，其值为377Q。
下面以式(5)的推导来说明本发明的确实能解决这一技术问题
通常电磁屏蔽材料的屏蔽效能可以用下式来表示
SE=101g*.............................................(1)
这里SE为屏蔽效能，单位dB
p。是入射电磁波功率 Pi是传输电磁波功率SE也可写为
SE=201g,.............................................(2)
这里E。是入射波的场强 Ei是传输波的场强
一般在对材料的电磁屏蔽效能进行评价和测试时，常用远场法。此时电磁
波是平面波，采用双线传输线模型，入射波电场强度E为 E=Eiei(kz-cot) .............................................(3)
这里k^27iA， a^2兀f，co是角频率
应用电磁波在薄片每个表面反射和传输的边界条件，结合方程(2)可解出 远场时。厚度为d的薄片材料的电磁屏蔽效能SE和电导率o ，角频率(o的函数 关系为
SE401gi+[5^(G。sh爷-cos寻 2d , 2d 、1 ，
+2 (coshj+cos^ s川
...........................(4)
(参考文献丄L.W.Shacklette ，and N.f.Colaneri， "EMI Shielding with Conductive
Polymer Blends" Conductive Polymers Conference 1992 Paper 3)
这里，s。是真空中介电常数，s。=107/4ttc2 F/m
cj是材料的电导率，^是真空中磁导率 w=4tix10—7 H/m
2
5是材料的集肤深度，5= J
导电性能最好的金属是银，它在1GHz时的集肤深度为2.03)am防电磁辐射眼镜不同于一般太阳眼镜，它应该在室外及室内电脑上工作时 都能使用，对光线的衰减不能太大，涂层就不能太厚，因此眼镜上的镜膜厚度d 《5
此时(4)式可简化为 SE二201g(l+z。c d/2) 二201g(l+音)
.................................(5)
式中，Z°—y ^ ，为空间波阻抗。
从(5)式中可知，如果知道了材料的表面电阻率ps，就可求得材料的电磁 屏蔽效能。 _
本发明所要解决的技术问题的第二方面在于提出一种防电磁辐射涂层的表 面电阻率的测试方法-
本发明通过以下步骤得出所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层的表面电 阻率ps:
1) 准备一底面为圆环形的外电极，底面的圆环形内径为w —底面为圆形 的内电极，底面的圆形的直径为r2; r2<r1;
2) 将所述外电极和所述内电极压在所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层 表面上，并使所述外电极与所述内电极同心；利用直流电桥或直流数字电压表 测出所述外电极与所述内电极之间的防电磁辐射涂层的表面电阻Rs;
3) 将步骤2)中测出的表面电阻Rs代入下式求得所述防电磁辐射涂层的表 面电阻率ps)—2ti Rs s —ln上
下面通过式(8)的推导说明上述技术方案确实能测试出所述防电磁辐射眼镜 的防电磁辐射涂层的表面电阻率Ps:
图2所示电阻样品(中间部分)很薄，在一个矩形长条上，表面电阻率Ps 可以定义为w 二L时(L表示长度，w表示宽度)，在薄膜的两边低阻电极上所 测得的电阻值Rs:
如按图2方法测试，需将样品切成长方形，再在两端各做一个低阻电极， 则仍将破坏样品。
为此，采用一个底面为圆环形的外电极和一个底面为圆形的内电极。如图3 所示，采用的是圆环柱型的外电极和圆型的内电极。
图3中，打斜线部分为电极，两个电极压在一个待测的样品表面上，可以 通过测内外电极之间电阻的方法来求出表面电阻率ps。
将这种测试方法简称为圆环法。 当采用图3方法后，原公式(6)无法使用，必须重新推导
现取极坐标
在图3切一个很小的圆心角Ae，即有图4所示图形 1"2为圆环型电极内半径，"为圆型电极外半径本发明所要解决的技术问题的第三方面在于提出实现上述防电磁辐射眼镜 屏蔽效能测试方法的装置。
一种实现上述方法的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特征在 于，包括
一底面为圆环形的外电极；
一直径比所述外电极的底面的圆环内径小的底面为圆形的内电极；所述外 电极与所述内电极同心；
一直流电桥或直流数字电压表。
(外电极、内电极的"内"、"外"只是表示两电极的位置关系，无其它含
义。)
所述外电极优选为圆环柱型的外电极，所述内电极优选为呈圆柱型的内电极。
进一步，还包括一绝缘材料制作的介质环，所述内电极装配在所述介质环 的环内，所述介质环装配在所述外电极的环内。所述介质环的具体作用是固定 两电极之间的相对位置。
还包括一绝缘材料制作的压条，所述压条上开有三个成一条直线的安装孔，所述外电极上开有两个相应的安装孔，所述内电极上开有一个相应的安装孔， 通过螺钉穿过上述安装孔将压条与所述外电极、内电极装配。用手压压条时， 在压条的作用下，所述外电极和所述内电极对样品之间保持一定的压力，从而 有一个固定的小的接触电阻。压条使得压紧所述外电极和所述内电极更加方便。 制作所述介质环的材料是聚四氟乙烯作所述压条的材料是酚醛塑料。 所述外电极包括黄铜层和导电橡胶层，所述内电极也是如此。 与现有技术相比，本发明的有益效果是①通过非破坏性方法测试材料的 表面电阻率，进而得到屏蔽效能，将原来在同轴系统内进行破坏性测试转而为 一种非破坏性试验；②不需要专门的测试场地，测试设备相对也较廉价，无需 昂贵的网络分析仪；将原测试所需昂贵的微波射频测试仪器改为相对廉价的电 工仪器，大大降低了仪器设备费用；③与近场测试相比，测试的不确定度大大
减小，测试重复性好。
以下结合附图和具体实施方式
来进一歩说明本发明。 图1是近场法测镜片屏蔽效能示意图。
图2测表面电阻率的样品电阻示意图
图3是经改进后的表面电阻率测试方法示意图。
图4是圆环法测表面电阻率公式推导图。
图5是具体实施方式
中所述的圆型电极的结构示意图。
图6是具体实施方式
中所述的圆环型电极的结构示意图。
图7是具体实施方式
中所述的介质环的结构示意图。
图8是具体实施方式
中所述的压条的结构示意图。图9是具体实施方式
中所述的圆型电极、圆环型电极和压条的装配图。
具体实施例方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。
防电磁辐射眼镜屏蔽效能测试装置，包括作为测表面电阻的直流电桥或直
流数字电压表(图中未示出)；作为内电极的圆柱型电极l、作为外电极的圆环 柱型电极2、介质环3和压条4。
参见图5。圆柱型电极1俯视呈圆形，侧面呈"T"字状，包括用黄铜制作 的圆柱型电极本体11和粘接在圆柱型电极本体11底部的导电橡胶层12。导电 橡胶层12的作用是降低电极和被测样品表面的接触电阻。导电橡胶的厚度为 0.5mm。
参见图6。圆环柱型电极2的内环面呈台阶状，外环面上部垂直，下部向内 倾斜；圆环柱型电极2包括用黄铜制作的圆环柱型电极本体21和粘结在圆环柱 型电极本体底部的导电橡胶层22。
圆环柱型电极2，其内径为n;圆柱型电极l，其直径为&; r^r"
参见图7。制作所述介质环3的材料是聚四氟乙烯或其它易于加工的绝缘材 料。介质环3的内环面呈台阶状，适合圆柱型电极1装配在其中。介质环3的 外环面呈倒台阶状，适合装配在圆环柱型电极2中。
参见图8。压条4用酚醛塑料或其它易于加工的有一定弹性的绝缘材料制成， 厚lmm;压条4中心开有一个圆形安装孔41，两边各开一个长方形安装孔42、 43。安装孔42、 43设计为长方形。不同的镜片曲率不同，测试时内外电极的上 表面有可能不平，在这种情况下安装压条时，压条会弯曲，为了在这种情况下仍然能用紧固件将压条安装在内外电极上，就将安装孔42、 43设计为了长方形。 参见图9。圆柱型电极l作为内电极l，装配在介质环3中；将介质环3装 配在圆环柱型电极2中，圆环柱型电极2作为外电极2。在圆柱型电极l的中心 开设有一个安装孔13，在圆环柱型电极2上开设有两个安装孔23、 24。将压条 4压在圆环柱型电极2、介质环3和圆柱型电极1上，用螺钉51、 52、 53穿过 上述安装孔将压片4与圆环柱型电极2和圆柱型电极1连接。圆柱型电极1和 介质环3松配合，介质环3和圆环柱型电极2紧配合。
测试时，应去除样品表面不导电层，内外两电极l、 2的导电橡胶层11、 12 均应全部接触被测样品表面，内外电极1、 2的两个螺钉51、 52 (或53)处套 上接触片(图中未示出)后，夹紧和直流电桥或直流数字电压表连接的导线， 在直流电桥或直流数字电压表上读取Rs值，并按式(8)求出表面电阻率ps，再由 (5)式求出SE。 实施例1
将螺钉松开，把直流电桥的两小接触片分别套在螺钉上，夹紧，然后将螺 钉旋紧。
将防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能测试装置的内外两电极放在被测的眼镜的 表面，内外两电极的导电橡胶层接触被测眼镜的表面。
调节直流电桥，在电桥平衡后，读取RJ直，并按式(8)求出表面电阻率Ps， 再由(5)式求出SE。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发 明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1、防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤1)测出所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层的表面电阻RS，得出所述防电磁辐射涂层的表面电阻率ρs；2)将步骤1)中所得到的表面电阻率，代入以下公式得到屏蔽效能SE式中Zo为空间波阻抗，其值为377Ω。
2、 根据权利要求l所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试方法，其特 征在于，通过以下步骤得出所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层的表面电阻率Ps:1) 准备一底面为圆环形的外电极，底面的圆环形内径为r" 一底面为圆形 的内电极，底面的圆形的直径为1"2; r2<r1;2) 将所述外电极和所述内电极压在所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层 表面上，并使所述外电极与所述内电极同心；利用直流电桥或直流数字电压表 测出所述外电极与所述内电极之间的防电磁辐射涂层的表面电阻Rs;3) 将步骤2)中测出的表面电阻Rs代入下式求得所述防电磁辐射涂层的表 面电阻率pss —ln上
3、 一种实现权利要求2所述的方法的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特征在于，包括一底面为圆环形的外电极；一直径比所述外电极的底面的圆环内径小的底面为圆形的内电极；所述外 电极与所述内电极同心；一直流电桥或直流数字电压表。
4、 根据权利要求3所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特 征在于所述外电极呈圆环柱型，所述内电极呈圆柱型。
5、 根据权利要求4所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特 征在于还包括一绝缘材料制作的介质环，所述内电极装配在所述介质环的环内，所述介质环装配在所述外电极的环内。
6、 根据权利要求5所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特 征在于还包括一绝缘材料制作的压条，所述压条上开有三个成一条直线的安装孔，所述外电极上开有两个相应的安装孔，所述内电极上开有一个相应的安 装孔，通过螺钉穿过上述安装孔将压条与所述外电极、内电极装配。
7、 根据权利要求5所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特征在于制作所述介质环的材料是聚四氟乙烯。
8、 根据权利要求5所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特 征在于制作所述压条的材料是酚醛塑料。
9、 根据权利要求5所述的防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能的测试装置，其特征在于所述外电极包括黄铜层和导电橡胶层，所述内电极也是如此。
全文摘要
本发明涉及一种用远场法测量涂有防电磁辐射的涂料的电磁屏蔽效能的测试方法，还涉及实现该方法的装置。防电磁辐射眼镜电磁屏蔽效能测试方法，其特征在于，先测出所述防电磁辐射眼镜的防电磁辐射涂层的表面电阻R<sub>S</sub>，得出其表面电阻率ρ<sub>S</sub>；然后将表面电阻率ρ<sub>S</sub>代入公式得到屏蔽效能SE。其表面电阻率ρ<sub>S</sub>的测试方法采用圆环法。本发明通过非破坏性方法测试材料的表面电阻率，进而得到屏蔽效能，不需要专门的测试场地，测试设备相对也较廉价，无需昂贵的网络分析仪，大大降低了仪器设备费用；与近场测试相比，测试的不确定度大大减小，测试重复性好。
文档编号G01M11/00GK101424719SQ20071004764
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者许涛芳, 黎国栋 申请人:上海翰纳森制衣有限公司