本发明属于电磁兼容领域，涉及一种含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能评估方法。
背景技术：
电磁屏蔽技术是避免电磁干扰的一种重要电磁防护技术。该技术通过将电子设备安装在金属腔体中，以切断电磁干扰的传输途径达到电磁防护的目的。此类金属腔体大多采用金属接缝(如图1和图2所示)的方法进行机械连接，且金属接缝中通常安装有导电衬垫以提高金属接缝的电连接性能，保证金属腔体电磁屏蔽的完整性。但因金属腐蚀和导电衬垫老化的影响，金属接缝的连接质量降低，导致屏蔽腔体在使用寿命周期内的电磁屏蔽性能退化，因此有必要对其屏蔽效能进行定期评估。
屏蔽腔体的屏蔽效能(se)是表征其电磁屏蔽性能的重要指标。屏蔽效能的定义为屏蔽前后的电场或磁场强度的比值，腔体的屏蔽效能可以通过解析计算、数值模拟、实验测量的方法得到。但实验测量方法通常受实验环境(通常在微波暗室或屏蔽室内进行)和实验设备的限制，测量费用昂贵，实施困难。解析计算和数值模拟可以便捷的对其屏蔽效能进行评估，但数值模拟方法受腔体金属接缝微观结构复杂的影响难以准确建模，且建模后因精细结构存在导致计算机占用内存大，计算时间长，而现有对矩形屏蔽腔体屏蔽效能的解析计算主要集中在含明显孔缝问题上。目前对于含金属接缝矩形腔体屏蔽效能的评估主要利用经验公式来实现，例如对于安装了导电衬垫金属接缝的屏蔽效能评估比较常用的计算方法是采用转移阻抗计算其屏蔽质量sq，
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种操作简单、易实施、结果准确的含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能评估的方法。
为达到上述发明目的，本发明所述含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能评估方法具体步骤如下：
s1、确定入射电磁波的频率f，腔体材料的导磁率μ1和电导率σ1，计算腔体材料特性阻抗zq，
测量矩形屏蔽腔体的长a、宽b、深d；
测量金属接缝直流接触电阻rdc；
s2、将s1测量得到的金属接缝直流接触电阻进行阻抗等效，获得金属接缝的等效转移阻抗zap，计算公式为
s3、将矩形屏蔽腔体等效为一矩形波导传输线，建立含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算的等效电路模型；
s31、选定电磁波垂直照射矩形屏蔽腔体的金属接缝面板，电磁波电场方向垂直于金属接缝最长边，此时，电磁波泄漏情况最严重，屏蔽效能最差；距离金属接缝面板中央p的观察点记为p；
s32、只考虑te10模在矩形屏蔽腔体内传播情况，建立含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算的等效电路模型，所述等效电路模型的构成包括等效电压源v1、等效电压源v1的等效电压源阻抗z1、te10模式电磁波传播阻抗zg和腔体材料特性阻抗zq串联组成；
其中电磁波传播阻抗zg和传播常数分别为
等效电压源v1由入射电磁波等效电压源v0、空气波阻抗z0和金属接缝等效转移阻抗zap串联组成；等效电压源v1计算公式为v1＝v0zap/(z0+zap)，等效电压源v1的等效电压源阻抗z1计算公式为z1＝z0zap/(z0+zap)；
s33、距离小于观察点p等效阻抗集成记为zl，距离大于观察点p等效阻抗集成记为zr；则对于观察点p的等效电压源v2的计算公式为
距离小于和大于观察点p的等效阻抗zl和zr分别为：
观察点p的电压vp＝v2zr/(zl+zr)，观察点p的电流ip＝v2/(zl+zr)；
s4、当屏蔽腔体不存在时，观察点p处的负载阻抗即为波阻抗z0，计算此时观察点p处的电压和电流，分别为vp0＝v0/2和ip0＝v0/2z0；
s5、观察点p处的电屏蔽效能和磁屏蔽效能分别为see＝20log|vp0/vp|和seh＝20log|ip0/ip|。
优选地，步骤s1中，通过豪欧表或者凯尔文电桥方法测量得到金属接缝直流接触电阻；
测量时选取3个以上的测量位置，获得测量结果后取平均值作为金属接缝直流接触电阻。
本发明将矩形屏蔽腔体等效为一矩形波导传输线，建立含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算的等效电路模型，从而计算观察点处的电屏蔽效能和磁屏蔽效能，结果精准，且方法简单，速度快。从而本发明评估方法为含金属接缝类屏蔽设备的屏蔽效能评估，定期保养，寿命加固提供理论依据和方法指导。
附图说明
图1为不含导电衬垫的金属接缝示意图；
图2为含金属接缝矩形屏蔽腔体模型示意图；
图3为含金属接缝矩形屏蔽腔体模型；
图4为含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算等效电路模型；
图5为含金属接缝矩形屏蔽腔体在cst中的屏蔽效能数值计算模型；
图6为接缝直流接触电阻rdc＝0.01ohm时腔体屏蔽效能本发明评估方法与现有数值计算结果对比图；
图7为矩形屏蔽腔体在不同频率下随金属接缝直流接触电阻变化时的屏蔽效能。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明。
实施例1
步骤1、含金属接缝矩形屏蔽腔体的模型如图3所示，矩形机箱长a、高b、深d分别为400mm、200mm、600mm，腔体材料为铝，确定其导磁率μ1和电导率σ1σ1，计算腔体材料特性阻抗zq，
入射电磁波垂直照射矩形屏蔽腔体的金属接缝面板，电磁波电场方向垂直于金属接缝最长边，电场方向沿y轴方向，极化电场强度e0＝1v/m。距离金属接缝面板中央p的观察点记为p，计算该屏蔽腔体在0.1～18ghz频率范围内的屏蔽效能。
通过凯尔文电桥测量得到该金属接缝的直流接触电阻rdc＝0.01ω。
步骤2，利用公式
步骤3，将矩形屏蔽腔体等效为一矩形波导传输线，建立含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算的等效电路模型；
s31、选定电磁波垂直照射矩形屏蔽腔体的金属接缝面板，电磁波电场方向垂直于金属接缝最长边，此时，电磁波泄漏情况最严重，屏蔽效能最差；距离金属接缝面板中央p的观察点记为p；
s32、只考虑te10模在矩形屏蔽腔体内传播情况，建立含金属接缝矩形屏蔽腔体屏蔽效能计算的等效电路模型，所述等效电路模型的构成包括等效电压源v1、等效电压源v1的等效电压源阻抗z1、te10模式电磁波传播阻抗zg和腔体材料特性阻抗zq串联组成；
其中电磁波传播阻抗zg和传播常数分别为
等效电压源v1由入射电磁波等效电压源v0、空气波阻抗z0和金属接缝等效转移阻抗zap串联组成；等效电压源v1计算公式为v1＝v0zap/(z0+zap)，等效电压源v1的等效电压源阻抗z1计算公式为z1＝z0zap/(z0+zap)；
s33、距离小于观察点p等效阻抗集成记为zl，距离大于观察点p等效阻抗集成记为zr；则对于观察点p的等效电压源v2的计算公式为
距离小于和大于观察点p的等效阻抗zl和zr分别为：
观察点p的电压vp＝v2zr/(zl+zr)，观察点p的电流ip＝v2/(zl+zr)；
s4、当屏蔽腔体不存在时，观察点p处的负载阻抗即为波阻抗z0，计算此时观察点p处的电压和电流，分别为vp0＝v0/2和ip0＝v0/2z0；
s5、观察点p处的电屏蔽效能和磁屏蔽效能分别为see＝20log|vp0/vp|和seh＝20log|ip0/ip|。
观察点p在0.1ghz～18ghz频率下的电屏蔽效能计算结果如图6所示。
步骤6，将上述屏蔽腔体模型通过现有方法在cst中进行数值模拟，数值计算模型如图5所示，数值计算方法采用tlm方法，计算结果如图6所示。
通过图6对比，本发明所述评估方法所计算得到的屏蔽效能与现有数值仿真评估方法所计算得到的屏蔽效能基本一致，从而验证了本发明所述评估方法的准确性和可行性。
实施例2
测量参数和屏蔽腔体模型与实施例1一致，分别在0.1ghz、1.5ghz、3.0ghz、5.1ghz、9.5ghz、18ghz时，利用屏蔽效能计算等效电路计算观察点p在金属接缝直流接触电阻rdc由0.0001～1ohm变化情况下的矩形屏蔽腔体屏蔽效能，如图7所示。
通过图7可以分析矩形屏蔽腔体的屏蔽效能随金属接缝电连接质量下降的退化情况。