54 ELEKTRO MAGNETISK SKÄRMNING

54
9
B
.
•
.
UTREDNINGOM
ELEKTRO M AGNETISK
SKÄRMNING
10
0
NUMMER54
MARS 1972
ERS -
ELEKTROMAGNETISK SKÄRMNING
31 E
The National
31 F
Organisationstablå för KBS (franska)
Swedish
31 R• Organisationstablå
Board of Public Building
för KBS (ryska)
febr
69
jan
70
dec
69
31 T
Das Schwedische Reichsamt fur BauverwaRung
jan
70
32
Nyttjare- o fondförvaltarefunktionerna
inom byggprocessen
Miljökammare
Lokaler för försöksdjur
Behov av skyddsrumsplatser
vid universitet och högsko'or
dec
68
mars
mars
69
KBS draghuv
Kv Blåmannen i Stockholm. Projektrapport
Kv Garnisonen i Stockholm. Projektrapport
nov
dec
mars
69
69
70
71
70
33
34
35
36
37
38
Del 1
70
39
Gävle polishus. Projektrapport
dec
40
febr
71
nov
dec
63
64
47
48
49
Belysning i kontor
Högskolor o universitet i Holland o Tyskland. Reserapport
Org o utvecklingsarb f stat byggande i England. Reserapport
Kontorslandskap. Rapport från resor i Tyskland 1965
Annorlunda skyddsrum
Stegljudisolering hos isotropa bjälklag
okt
nov
apr
65
70
70
mars
71
dec
apr
70
70
41
44
50
Golv, funktions-
51
52
KBS laboratorieinredning
Handikappfrågor 1
och kvalitetskrav
, utgången
delrapport
53
Elanläggningar
nov
70
Electric Facilities in Buildings for Higher Education and Research
jan
71
engelskt sammandrag av rapport 53
54
55
Elektromagnetisk
skärmning
Lokalproduktionsprocessen
mars
juni
72
70
förhandsupplaga,
56
37
Ljus
nov
70
lncitamentsavtal
Ytterväggar
Totalentreprenad
-1 Förfrågningshandlingar
Package dealing 1. Specifikation
Forms
okt
maj
apr
sept
70
71
71
71
Lokaler för tingsrätter
Provhus med fak i Uppsala. Delrapport 2
Brandskadestatistik
febr
71
dec
70
63
Isbildning
dec
70
64
65
66
68
69
70
71
72
73
74
»Flexibelt byggande))
Universitetsbibliotek
Farsta-tele, en studie av yttre miljön
Lärarhögskolor
Den framtida högskolans lokalutformning
Tidig upphandling
Metodutveckling under projektering
Utvärdering av stomme
Spaltfönster
Program ungdomsvårdskotor
dec
70
jan
apr
aug
okt
71
71
71
71
jan
72
75
Akustik
76
Handikappguide
77
78
79
80
Undersökning
av fasader i förvaltningsbyggn
Metoder för kostnadsstyrning
Årskostnader
Metodredovisning
Linköpings Högskola
81
81 E
82
83
14
60
-61
i2
o forskning
remissupplaga
53 E
58
59
59 E
i byggn för högre utbildn
under arbete
engelskt
utgången
sammandrag
av rapport
59
av rapport
81
under arbete
på tak
under arbete
under arbete
under arbete
under arbete
i kontorslandskap
okt
71
juni
apr
apr
mars
72
71
71
72
Totalentreprenad - 2 Värderingsmodeller
sept
71
Package dealing 2. Evaluation
Funktionsupphandling
Projektredovisning
Linköpings Högskola
Produktredovisning
Linköpings Högskola
sept
aug
juni
febr
71
71
71
72
under arbete
kv Garnisonen
d5
Förtillverkad samordnadelinstallation
febr
72
86
88
92
93
94
10:1
Y-skruven
Investering av tomtens/fastighetens
Arbetsmiljö - organ
Arbetsmiljö - normer
Inredning av lokaler för tingsrätter
Publikationsregister
apr
mars
aug
aug
juni
juli
72
72
72
72
72
72
förutsättningar
engelskt
sammandrag
förhandsupplaga
utdrag ur rapport
80
1) Ej upptagna rapporter har utgått
2) Ersätter tidigare utgåva
KBS-anvisningar,
KBS rapporter och byggnadsstyrelsens
övriga publikationer
försäljs av Allmänna Förlaget AB, Stockholm,
Svensk Byggtjänst
Stockholm,
Skånsk Byggtjänst, Malmö, Byggcentrum
i Göteborg AB, Göteborg, Norrlands Byggtjänst, Umeå samt bokhandeln.
AB,
•
•
•
•
•
40
BILAGA 2
c
gränsvågslångden
VV'Sf örsör jning
hos vagledarfilter
av skärmat utrymme
för
m
n
3,14
y
inträngningsdjupet
Z
induktans
Henry
C
kapacitans
Farad
s
totald
åmpning för
hos en metallskåren
metallskärmen
m
dB
•
•
•
•
BILAGA 2
SYMBOLBETECKNINGAR
A
dämpningen
An
dämpningen hos en metallskärm
.ffc
dumpningen i vågledarfönster
ning av skärmat utrymme
B
L
•
•
hos en metallskärm
dB
neper
1TVS
- f3rs5rj-
för
dB
multipelreflexionsdampning i en metallskärm
dB
konduktivitet relativt koppars konduktivitet
dB
längden hos vågledarfönster
försörj- av skärgnat utrymme
ning
dB
reflexionsdämpning
för
för
UVS
-
en metallskärm
egen-(yt)
dB
Zs
metallskärmens
impedans
Zv
den infallande vågens (störningens) impedans
a
längsta
f önster
sidan hos ett rektangulärt
vågledarför VVS-°f örsör jning av skärmat utrymme
d
metallskärmens tjocklek
f
den infallande
vågens
m
m
( störningens)
frekvens
Hz
den komplexa operatorn VT'
k
sortlös
omräkningsfaktor
1
avstånd
mellan
störkälla
och metallskärm
elektriska vektorn i ett elektromagnetiskt
fält
•
m
.,
/m
magnetiska vektorn i ett elektromagnetiskt fält
•
Eo
m
metallskärmens dämpningskonstant
neper/m
fria rymdens dielektricitetskonstant
Parad/in
fria rymdens permeabilitet
Henry'/m
relativ dielektricitetskonstant
relativ permeabilitet
c
konduktivitet
den infallande
vågens
1 /sek
vinkelfrekvens
diametern hos ett cirkelärt vågledarfilter
för VVS-försörjning
av skärmat utrymme
x
den infallande
vågens
( störningens)
våglängd
m
39
38
BILAGA 1
14.
MIEDZINSKI, J and
FEAROE , S F
"The perf ormance of s creening
moms" , Electronic Eng. 22, Oct.
1950. Sid . 414-419.
15.
EAGIESFIELD , C C
"The design of a sereened
room",
Electronic Eng. 18, April 1946.
Sid. 106-109.
16. BIER, Martin
"Die Schir ung von Röumen gegen
elektromagnetische Felder", Siemens,
Sonderdruck aus der "Neuen Zurcher
Zeitung" Beilage Technik, nr 2337,
21 August 1957.
17. ORTLOFF, M
18. ORTLOFF, M
"Rochfrequen-Netzveriegelungen
fur elektromagnetisch geschirmte
Räume und Nochspannungshallen".
Siemens. Sonderdruck aus Elektrotechnischen Zeitschrift, ETZ-B 14.
Jahrgang,
November 1962.
Reft 23 . Seite 630 bis 633.
•
•
"Breitband-Punk
- Entstörger
tte fur
Aufzugsanlagen und geschirmte R urve".
Siemens . Sonderdruck aus Elektrotechnische Zeitschrift ETZ-B, 11
Jahrgang , April
1959 Heft 4, Seite
136-139.
Spri (sjukvårdens och socialvårdens planerings- och rationaliseringsinetitut). Rapport 9/71.
Störningar vid elektromedicinska
maningar
- en orientering.
•
•
BILAGA 1
LITTERATURREFERENSER
1. HOLLWAY, D L
"Screened rooms and enclosures",
Proc. IRE Australia, Oct. 1960.
Sid. 660-668.
2. DOMSCH,
3•KADEN,
•
U ter H
H
4. VASAKA, C S
"Die Abschirmung magnetischer
Velder in der Nachrichtentechnik",
VEB verlag Technik Berlin 1955.
"Die elektromagnetische Schirmung
in der Fernmelde und Hochfrequenztechnik " , Springerverlag
Berlin
1950
"Shortcuts
to rf-shield
design",
Electronic lndustries & TeleTech,
March 1957• Sid 72-166.
5. MORGAN, G A Jr
"Notes on Design,
Constr'uction,
and Evaluation of Shielded Rooms",
NRL Report 3578, december 9, 1949•
6. KADEN, H
"Die magnetische
Feldstårke
in den
Ecken geschirrter Ränne", A E U
Band 10 (1956) Hef t 7. Sid. 275
282.
7. MIEDZINSKI, J
"Electromagnetic screening, theory
and practice", Brit.Elec. and
A11ied Res. Assoc. Tech .Rep. M/T
•
135, 1959.
•
8. FINE, C C
"Construction
of a shielded
for VUF field".
Electronics,
April 1948. Sid, 150-158,
9. NORTON , F R
"Television receiver laboratory",
Electronics 21, March , 1948,
10. F {
,H M
•
11. MURRAY, A F
room
21 ,
"Detection chacteristics
of
13,
electroh
tubel" , Proc . 1 R
1925. Sid. 611.623.
"Shielding HF interference",
Electronic Industries , 4, August
1945• Sid 108-110, 142, 146.
12.
SCRLKUNOFF, S A
13. INTRACTOR, A M
"Electromagnetic
waves", D Van
Nostrand Co. , Inc. , N Y.
"The use
of skeet
steel
for
the
constructionof shielded rooms",
A I E E Comm. and Electronics,
Nov. 1953. Sid, 599-605.
37
36
0)
L3
lt
dl
L2
MIKROVÅGS MOTTAGARE
SÄNDARE
MED DÄMPSATS
Si
S2
•
•
l4
A7
A8
MIKROVAGS-
SÄNDARE
MOTTAGARE
MED DÄMPSATS
KOAXIALGENOMFÖRING
Si
Figur
12. Mätning av
frekvenser
a) Mätning
b} Mätning
52
skärimdpningen
för plana
större
n 1 000 MHz.
med sky.
med skärmen borttagen.
L1 > 0, 3 m
L4 =L
L2
A7 = antennhorn
0, 3 m
vågor
vid
•
3
för
syndaren
si = yttre skärm
A8 = antennhorn för mottagaren
s2
inre
Mätfrekvens
L1
avstånd mellan skärmarna
L3 =>0,6m
skärm
(L 1 +L
2 +d 1)
: 1 000 - 10 000 MHz
•
35
a)
l3
L1
SÄNDARE
d1
L2
AS
ANTENNSTRÖM
A6
MOTTAGARE
5
MED
DÄMPSATS
INDIKATOR
Si
52
A
•
b)
15
L4
SÄNDARE
A6
AS
ANTE NNSTRÖMS-
MOTTAGARE
L/
I N DIKATOR
MED DÄMPSATS
.
KOAXIALGENOMFORING
Si
52
A
Figur
11
Mätning
av
frekvensen
a) Mätning
b} Mätning
skårrnd rapningen för
1 000 MHz.
med skärm,
med skärmen borttagen
= så stor som möjligt (> 2 X)
L
L2 ? 0,05 m
L4 < (L1 - 0:05)m9
och>
(L1 -X/4)
L5 > 0,05
m; och
m
X/4
Mottagarens
dipolantenn
inställes inom detta område
för maximal antennspänning!
vågor
under
d
= avstånd mellan skärmarna
s.
= ettre
s2
3
plana
skärm
inre skärm
A = avstämd
dipolantenn
för sändaren
A6 = avstånd dipolantenn
för rnot tagaren
Mätfrekvens
: 20 -1
000 MHz
34
l3
l1
d1
(2
a)
A3
A4
SÄNDARE
MOTTAGARE
ANTENNSTRÖMS Si
INDIKATOR
MED
52
DÄMPSATS
A
13=11 +12+.d1
b)
A3
A4
SÄNDARE
M OTT A GARE
ANTENNSTRÖMSINDIKATOR
j_'
KOAXI AL6 ENOMFÖRI NG
M ED
Si
DÄMP SA TS
52
A
Figur 10. Mätning av skdrndåmpningen för elektriskt fält.
a Mätning med skärm.
b Mätning med skärmen borttagen.
L1=L2=4,3m,
si
= yttre
s2
inre
L.
skäran
skym
avstånd mellan skärmarna
=(o,6+d
1) in
A3
stavantenn
A4
stavantenn för mottagaren
Mätfrekvens:
för
sändaren
10 kHz - 20 MHZ
•
33
Ii
d1
l2
I
aj
Al
A2
1.3
SÄNDARE
MOTTAGARE
ANTENNSTRÖMS °
MED
INDIKATOR
S1
DÄMPSATS
S2
•
13=t1+11+d1
•
i
Al
b)
A2
SÄNDARE
MOTTAGARE
ANTENNSTRÖMS-
MED
INDIKATOR
DÄMPSATS
KOAXI ALGENOMFÖRING
SI
52
A
Figur
•
9. Mätning
av skärmdåmpning
för magnetiskt
a} Mätning med skärin
b) Mätning med skärmen borttagen.
L2 = 0,3
SI
L3 = (0,6
m
s2 = inre
A2 = ramantenn
skärm
d 1 = avstånd
mellan
+
raman tenn
yttre skärm
skärmarna
Mätfrekvens:
fält.
för
sändare
för
mottagare
10 kHz - 20 11Hz
32
Som signalkälla
används en såndare
(signalgenerator)
med en utm
effekt
som är tillräcklig
att ge en fullt
detekterbar
utsignal
från detektorn
när denna är placerad
i rummet med dörren
stängd
och sändaren
placerad
utanför
skärmrummet,
Som detektor
användes en känslig
mätmottagare
med inbyggd dåinp
sats . Till mätmottagaren
eller
fältstyrkemetern
hör oftast
en
sats antenner
som är anpassade
tull
mottagarens
impedans och
frekven s område ,
Mätu
ko
lin
Mätuppkopplingen
utförs
son figurerna
3, 4, 5 och 6 anger,
Sig
nalkällans
(sändarens)
antenn placeras
utanför
det skärmade rum
met på ett föreskrivet
avstånd,
son vi i detta
sammanhang standardi.serar
till
0,3 m, Mottagarantennen
placeras
inuti
rummet
på avståndet
0, 3 m från skärmvägggen®
Med sksdö
en stängd (och med sändaren och mottagaren i
drift) inställs mottagarens kånslighetskontroll på maximal för
stärkning,
varefter
man reducerar
den mottagna
signalens
inten
sitet med den i mottagaren inbyggda dipsatsen till en nivå
något över mottagarens egenbrus, Denna nivå används som refe
rens under mätningen,
Man gör därefter en matning med skänvägn
"borttagen" och pla
0,6 m +
cerar
dä rvid sändar
och mottagarantenn
på avståndet
"skärmtjockleken", Tillägget för skärmtjockleken behöver endast
beaktas vid dubbelskL ade rum (avståndet mellan skärmarna kan
uppgå till 0,02
0,05 m). Mottagaren med d mpsats skall under
denna mätning
fortfarande
vara placerad
i det skärrmade rummet
och mottagarantennen ansluts via en kort koaxialkabel till mot
tagarens
antenningång.
Detta arrangemang
är nödvändigt
för att
nedbringa
eventuellt
hfläckag
i mottagare
och tipsats.
Na
turligtvis
måste koaxialkabelns
impedans
vara anpassad
till
an
tenn och mottag are och om det är nödvdndigt
med en koaxialka®
bel med avsevärd
längd (> 1 m) måste man ta hänsyn till
kabel
dämpningen,
Om mottagare
och dämpsats
av någon anledning
måste placeras
utanför
det skä
ade rummet vid denna mätning
skall mott aren och dämsatsen undersökas med avseende på
hfläckage.
Denna undersökning
tillgår
så att mottagarantennen
kopplas bort och ledaren på mottagarens ingång jordas med t ex
ett kortslutningsdon (om dipsatsen ej ingår i mottagaren jordas dän satsens
ingång;
utgången
fortfarande
ansluten
till
mot
taggren , Indikeringen på respektive av, Om enändring erhålls
är det nödvändigt
ta
fenomen
att
skura
mottagare
och dåmpsats
så att
det
uteblir.
När ovanståendeåtg°ärder
beaktats, reduceras den mottagna ni
vån med skä rmen borttagen,
med hjälp
av dämpsatsen
till
den
tidigare
inställda
referensnivån.
Skärmens dämpning
som skillnaden
mellan
inställningarna
på dåmnpsatsen
ningen med och utan skärm. Under mätproceduren
skall
antennström
hållas
konstant
(dvs konstant
fältstyrka).
Vid.
ras mätningar
att man mäter
på dubbelskärmade
både max- och minvärdet
rum enligt
erhålls
vid mätsändarens
för
figur skärmdämpningen.
6 rekommende
Dessa värden
kan skipa
sig så mycket som 70 dBo Max inträffar
när skärmavståndet är en ojämn multipel av X /4 och min när
skärmavståndet
är en multipel
av X/2® I sista fallet
fås en
dämpning som är 3 dB lägre än summan av absorptions och rep
f lexionsdampning®
•
•
•
31
7. MATMETODER
Läcksöknin
Innan de egentliga
mätningarna
påbörjas
måste eventuella
1 ekor konstateras och tätas. Läcksökningen kan t ex utföras 1
följande
tre moment:
1. Okulärbesiktning.
•
•
2. Bestrålning
av det skärmade rummet från utsidan
med ett E.H
fält
från en stavantenn
ansluten
till
en sändare
med frekvensen
100 -500
Miz. insiden
av rummet avsöks med en kort
stavantenn
ansluten
till
en kånslig
mottagare
med samma frekvensområde
son
sändaren . Under försöket
hålls
skendörren
helt
stängda
Läckor
indikeras som en ö:iing i visningen på mottagarens signalstyrk
emeter.
3. Läcksökning
med mikrovågssignal.
Rummets utsida
bestrålas
med ett mikrovågsfält
från en hornantenn.
Insidan
avsöks med
en hornantenn ansluten till n mikrovågsmottagare. Vid läcksökning med mikrovåg kan man t ex konstatera läckning i till
förband.
synes väl Läcksökning
utförda
på kammare
lödfogar
enligt
med eller
mycket
denna i' punkt
högt
omsorgsfullt
ställda
behöver krav
utförda
endast
på till-gripas
dopning
skruv vid
höga
frekvenser
(f
>
1 GHz) .
Mätningarna
bör gå ut på att konstatera
rumanet s dämpning för
magnetiskt
fält
(ll..'fält),
elektriskt
fält
(SS-fält)
och planvågsfält.
En undersökning
av vågimpedansen
från en ramitenn,
en stavantenn och en dipol visar:
a. att ett H-fält
(lågimpedansfält)
erhålls
från
placerad
1 meter från skärmen,
under förutsättning
där X är våglängden i meter hos fältet, dvs X =
och f är H-fältets
frekvens,
•
•
b. att ett E-fält
placerad
L meter
en ramantenn
att
L Z X,
3 . 108
f
(högimpedansfält)
erhålls
från
från skärmen,
under förutsättning
c. att ett planvå
(dvs där vågimpedansen
'sfält
erhålls
från en entenn
t ex en di pol ) placeradH
skärmen,
under förutsättning
av i ? 2 X.
m
en stavantenn
av 1 « X,
= 120 t
L meter
från
Mätuppkopplingen
utanför
det skärmade rwrnnet utgörs
av sigialkälla
(sändare)
och sändarantenn
och inuti
reariset av mottagarantenn, dämpsats och detektor (känslig mottagare).
Antennerna är för.
H-fält
ramantenn
E-fält
stavantenn
Planvågs-fält
dipoler
antennhorn
(sändare
för
f
för
e
1 GHz
f >
(
1 GHz (
och mottagare
30
V
a
Dårpningen
för
Figur 7. Vågledarfilter
en vågledarsektion
A = L .
c
bestens
Ix'
55
ur:
2
-
dB
c
•
där
0 är
den cirkulära vågledarens diameter i meter
a är den rektangulära vågledarens 1ångsta sida i
meter
xär den kortaste våglängd (i meter)
är avsett
att
f, fås ur:
arbeta
vid.
Motsvarande
•
skä
et
frekvens
8
f 10
För att undvika
oavsiktlig
jordning
av skö.
et via luf ttrummorna insätts mellan dessa en elektriskt isolerande sektion av t ex plast
eller
kanfas,
som figur
8 visar.
SKÄRMADE
..
6
SKARMPLAT
RUMMETS
INSIDA
•
VAGLEDARFILTER
LÖDNING
•
VÄGG
•
ISOLERANDE
PLAST ELLER
KANFAS
Figur
FLÄKTTRUMMA
8.
Inmontering
vågledarf
Vatten,
avlopp,
tryckluft
av
ilter.
och gas
Vatten, avlopp o s v tillförs rummet genom relativt korta stålrör, noggrant fastlödda i skärmplåten. Rörens längd och diameXc (för rören betrakter skall
välj as
å att gränsvåglångden
tade som cirku1 ra vågledare), är mycket mindre ån den kortaste våglängd,
X, rummen är avsedda
att arbeta
vid.
Grånsvåg=
längden för en cirkal år vågledare
är som tidigare
1,7 m för den dominerande moden =H11}.
0
29
I skärmade rum där mycket låg störnivåeftersträvasskall elkraftförsör
j ningen utföras
som 1-fas nät. Anledningen
till
att
man ej bör rekommendera 3-fas system hänger ihop med att nätfiltren har en stor kapacitiv reaktion, vilket medför att man
redan vid mycke t lite
snedbelastning
av nätet
i skärmr mmet
får en accentuering
av övertonerna
från kraftförsör
jningen.
Praktiska mätningar visar att 11-övertonen överväger. Mätningarna avser 50 Hz nit (1i-övertonen = 550 Hz).
P g a filtrens
kapacitiva
karaktär
kan det vara nödvändigt
att
tillgripa
faskoxnpensering
, Man bör i detta sammanhang konstafår en kraftig
övertonsbildtera att man trots faskompensering
ning vid 3-fas drift.
•
•
Telefonledningar
föras
skä
et
alla
till
rummet
måste förses
med
och alla andra signalledningar
som skall
tillmåste också förses
med filter
. Helt allmänt:
inkommande kraftkablar
och signalledningar
filter.
Filtrens metallmantlar skall direkt anslutas till skärmplåten
i sky,
t . Med direkt
anslutning
menas här att filtren
med
skruvförband
pressas
mot skärmplåten .A nslutningar
med kablar
helt otillfredsställande.
Innan filtren
ansluts
mot
är oftast
skärmplåten
rengörs
plåten
och anliggningsytorna
på filtren
mycket omsorgsfullt
. Ytorna bestryks
därefter
med ett tunt lager kontaktfett
. vid anslutn i ngen mot skärmplåten
tillses
att
hela anliggningsytan hos filtren har kontakt med plåten.
Luftkonditionering
Luftkonditionering
av skärmade rum utförda
i metallplåt
är en
nödvändighet
om rummet är avsett
som permanent arbetsplats.
Ett skärmat rum är relativt väl värmeisolerat och dessutom är
värmereflexionen
från plåtväggarna
en betydande
faktor,
varför en relativt
liten
värmeeffektutveckling
i rummet kan ge
upphov till besvärande temperaturhöjning.
•
vågledarfilter
för lufttillförseln
från luftkonditioneringsanläggningar
är oftast
tillverkade
av ståleller
ko p parrör med
7 ).
cirkulärt
eller
rektangulärt
tvärsnitt
(se figur
Materialtjockleken i vågledarfiltret ("bikaketyp") måste minst
vara lika med plåttjockleken
hos skärmmaterialet
i det skärmade rummet . Totaldämpningen
för ett vågledarfilter
av "bikaketyp"
är lika med dämpningen för en vågledarsektion
( kanal 1 ) i
"bikakan".
:Dämpningen för en cirkulär
vågledare
bestäms av längden
L och
diametern
av längsta
och för en rektangulär
vågledare
av längden L och
a skall
väljas
sidan a i tvörsnitt.
L, O respektive
så att gränsvåglängden ac (för en vågledarsektion
är mindre
eller
mycket mindre än den kortaste
vågl'ängd , ( motsvarande
högsta frekvens)
Å , son run en år avsedda att arbeta vid.
För en cirkulär
vågledare
är >c= 0 1,7 meter för
rande moden (H11 ) och för en rektangulär
vågledare
2 . a meter för den dominerande moden (H10).
den domineär X =
28
Dörrhandtaget
måste vara väl jordat
(anslutet
) i dörrens skärmplåt.
Speciellt
gäller
detta för handtag med genomgående vred.
Otillfredsställande hf-tätning i dörrvredet reducerar i avsevLrd grad dörrens dämpande verkan och därmed hela det elektromagnetiskt avskärmade runhets effektivitet,
Elektromagnetiskt avskärmade rum bör ej förses med fönster om
ej speciella skäl föreligger.
Stora krav bör däremot ställas på belysningen (500 - 1 000 lux
i arbetsplan ) och man kan med fördel använda skärmade lysrörsarmaturer . Störnivån från lysrören reduceras 10 - 30 dB med
en väl utförd
skär mad lysrörsarmatur
. Viktigt
är att nätkablar
na, som förbinder
lysrörsarmaturerna
inuti
det skärmade runet
med den utifrån
kormnande kraftförsörjningen,
utförs
med skärm,
t ex blymantlad kabel . Manteln och skyddsjordsledaren skall
anslutas till höljet på armaturen och till skärmplåten i rum
met.
Då en del mycket känsliga mätapparater trots sköxnningen av
armaturerna kan påverkas av störnivån från lysrören bör skärm
rummets belysning
kombineras med glödl jusarmatur.
Ljusstyrkan
•
•
blir med rimlig effektutveckling givetvis sämre, Denna nackdel
får anses uppvägas av den lägre störnivån
i rwmrnet.
Mediaförsör
°nin
Elkraftförsörjning
och signalledningar
1 KBS-rapport nr 53 redovisas ett skärmat femledarsystem för
byggnader avsedda för laborativ verksamhet, Där detta system
ej är tillräckligt störbekämpande, bör man undersöka om den
känsliga
mätapparaturen
som sådan kan avskärmas.
År ej heller
detta tillräckligt måste mätapparaturen placeras i ett utrymme som är avskärmat från omgivningen.
Av utomordentligt stor betydelse är att filtrera den elektris
ka krafttillförseln
'år en av detillallvarligaste
det skärmadestörkällorna.
rummet , eftersom
Metallskärmens
nätkablarva
d apande verkan ör vanligtvis
mycket större
ån filtrens,
varför dpningen
för ett väl utfört
skärrnr um i huvudsak
koner
att bero av nätfiltrens data. Alla ansträngningar bör göras
för att hålla detta läckage vid ett minimum.
Filterdämpningen bör minst uppgå till 100 dB mellan 20 kHz 1 OHz, 1 en del fall
kan det vara nödvändigt
att utsträcka
frekvensområdet för filtren t ex från 10 kHz - 10 OHz. Biktvärde
för filterdåmpningen
sätts
fortfarande
till
ca 100 dB.
Flitren är naturligtvisav lågpasskaraktårmen kommer p g a
strökapacitanser och läckinduktanser att få en övre gränsfrekvens bes tårnd av dessa sekunda'rf enorren.
Filtret består i allmänhet av ett flertal sektioner serie-induktanser och parallell-kapacitanser , dr varje sådan sektion
LO-produkten för dessa sektioär väl avskild
från föregående.
ner görs fallande
för att få bästa möjliga
dåmpningskarakteristik
över filtrets
totala
frekvensområde.
•
27
En metallskärms
totala
reflexionsdnpning
(H + B) for magnetiskt
1 kHz är 1 allmänhet försumbar och kan i
fält ened frekvens
vissa
fall
till
och med bli negativ.
D`pningen
vid dessa fre»
kvenser
är huvudsaklingen
beroende
av absorptionscU
inpning.
En 0,5 mm tjock
kopparplåt
ger från 2 Mz
absorptionsd
ämpning och en total
dämpning
och uppåt
ca 100 dB
över 100 dB från
från 13 kHz och u pp
500 kHz och uppåt. En 0,5 mm stålplåt
ger
åt en absorptionsd apnångav ca 100 dB och en total dämpning
över
100 dB från
imgefär
12 kHz och uppåt.
Dubbe 1 skärsnar
•
•
För att få en högre säkerhet
hos elektromagnetiskt
avskärmade
rum kan dånapningsmaterialet
utföras
som två från varandra
1so
lerade metallskikt (metallnät eller som en dubbelcellkonstruk
tiors. Man kan här i huvudsak
låta
ena metallskiktet
stå för re-°
flexionsdäarlpning
(t ex Cu-folie)
och det andra för absorptions
= 1 000). Teoretiskt
ddmpning (t ex stålplåt
med
erhålls
bästa dmpningsresultatet
med reflexionsskiktet
beläget
på det
skärmade
ru mmets utsida.
Ökning eller
minskning
totaldämpningen
på
mellan metallskikten
beror av sådana faktorer
impedans,
materialkonstanterna
för metallskikten
leken.
und av avståndet
som frekvens,
våg
och plåttjock
I allmä nhet ökar dåsnpningen vid dubbelskärmning
för både plana
vågor och elektriskt
fält.
Man kan exempelvis
vid en del fre
fält
kvenser
få en dämpningsreduktion
på
dB för magnetiskt
med dubbelskrmning.
För mikrovågsfrekvenser
(plan våg) erhålls
högsta
dpningen
när avståndet
mellan skärmarna är en ojämn multipel
av 1/4s En
3 dB minskning
av dnpningen
erhålls
när avståndet
mellan skär
marna är en multipel
av ca /2.
fl
Dörrar och fönster
De enda diskontinuiteterna i skärmmaterialet som bör tillåtas
är genombrott
för dörrar,
fönster
och mediaförsörjning.
•
Dörrar utförs
som en stomme av träreglar
(eller
metallprofiler)
klädda med stål.
eller
kopparplåt.
Tätningen
(ur högfrekvens
synptnkt) mellan dörren och dörrkarmen utgöra av tätningsfj dfäsrar utförda
i fosforbrons
(eventuellt
tjockförsilvrade),
tad i dörrkanterna.
Dubbla eller
tredubbla
rader
av tätnings
fj ädrar bör användas,
Bästa och säkraste
tätningen
erhålls
med
en tätningsf
fäder med många fjäderelement
per meter
(ca 50 100). F äderelementen
måste då och då justeras
för att ge fullgod kontakt med dörrkarmen, vilket kan göras enklare och sakDörrkarmen
utförs
rare om .fjädern
har många element
per meter.
i koppareller
mässingsprofiler.
Dörrkaren och fjäderelement bär putsas (med metallputsmedel) en
. Dåligt
rengjorda
metallytor
på karm och
fjäderelement kan ge upphov till minskningar mellan 10
20 dB
i dörrens d inpning.
C.,
två
gånger
i
månaden
26
6. UTFÖRANDEFORIV[ER
Skärmar av nät
De formler
som angivits
i det teoretiska
avsnittet
kan inte utan korrektioner anvåndas på skärmar av metallnät. Detta beror
på att impedansen
hos me t al lnät skämar
på grund av läckage
genom inaskorna i metallnätet alltid är större 'ånytimpedansen
hos ett metallskikt.
Dämpningen sammansätts
även vid skärmar av metallnät
( oftast
kopparnät)
av absorptions - och reflexionsdämpning
. Dock saknas
tillräckligt genomarbetad teori, varför man är hänvisad till
empiriskt
funna formler och till
utförda
mätningar . 1 en del
teoretiska
sammanhang påpekas att dåinpningen för nätskärmar
endast beror av reflexionsdämpning
men mätningar
visar
att
dämpningen sammanhänger med en rad andra faktorer.
Vid mikrovågsfrekvenser kan denna typ av skärmning ej rekommenderas
då dämpningen
sjunker
mycket snabbt med ökad frekvens.
1 frekvensområdet
10 kHz - 500 IVHz kan man förvänta
mellan
40 - 80 dB hos väl utförda
nätskärmar.
Skärmar
av
dämpningar
•
•
låt
Magnetiska
störkällor
ger det svåraste
skärinningsproblemet.
För att erhålla
t ex 100 dB dämpning hos en skärm för ett magnetiskt
störfält
med frekve
sen 50 Hz erfordras
en stålplåt
= 1 000,
= 9,8 . 10 ohm 1/m och tjocklek d 2 10 mm.
med
'
För att erhålla
samma dämpning med kopparplåt
erfordras
en
plåttjocklek
av ca 100 mm.
Totala
dämpningen
för en koppareller
järnskärm
( stålskärm)
med d = 0,5 mm ökar markant över ungefär
2 LIHz och uppgår till
många hundratals
dB vid 10 OHz (10 000 WIH
z) . Detta höga ddmp_
ningstal är ej nödvändigt vid mikrovågsfrekvenser men plåttjockleken
kan ej reduceras
utan att ddmpningen
vid låga f sekvenser minskas.
stål:kärrvar med t 1 000 är bättre ån kopparskärmar från låga
ca 10 000 1 Iz. Over denfrekvenser
(t ex från 50 Hz) upp till
= 1 för stål och då konduktiviteten är ca
na frekvens blir
10 gånger l imeån
för koppar blir
dämpningen
för stål
väsentligt lägre än för koppar.
Om vikt och kostnad ej är avgörande faktorer vid skärmning
t ex med en önskad dampning av 100 dB, beräknas skärmplåtens
tjocklek, d, för en absorptionsdämpning av 100 dB vid den
lägsta
förekommande
störfrekvensen.
Totala
dämpningen
blir
då
100 dB inom hela frekvensområdet.
Reflexionsdämpningen
behöver i ett sådant
fall
ej beaktas.
Reflexionsdåmpningen
blir
minimum för magnetiskt
fält,
varför
magnetiska
störfält
alltid utgör
svåraste
skärnnningsfallet.
Om man däremot,
som i flertalet
fall
torde vara regel,
måste
beakta vikt och kostnader sker detta genom avkall på skärmningens
effektivitet
vid de lägsta
förekommande
störfrekvenserna genom reduktion av skärmplåtens tjocklek.
•
•
25
Tabell 6. Multipel reflexionsdårnpnin n B i dB för några olika
plattjockledar och vid några frekvenser för koppan- och jrri-plåt.
Platt
j ocklek
Frekvens
mm
100 Hz
Koppar
•
•
G = 1
ni
etiskt
- 25
- 29
0,1
- 23
- 16
-
0,25
- 19
- 10
-
0,5
- 14
-
1,0
-
Ko
ar
1
G = 1
5
7
3
+ 0,1
- 40
-
0,1
- 27
- 16
0,25
- 20
0,5
0,1
-
1
+
0,6
-
0,1
.»
-
11
-
7
-
1
- 10
-
3
+
0,6
- 14
-
5
+ 0,1
-
0,1
-
8
-
1,5 + 0,1
G = 0 1
ma
0,02
1
-
2
0,1
1
-
0,5
0,25
0,5
0,5
0,1
1,0
0
Järn
1 000
G = 0 17
+ 0,1
0
lanvå s-störfält
20
30
3
0
elektriskt. eller
0,02
L= 1 000
1 MHz
_ 11
20
«- 1,5
9
100 kHz
störfält
0,02
Jån
•
1
10 kfl
z
1 kHz
etiskt
-3
+0,1
0
störfält
4
2
0,1
elektriskt-
0,02
- 18
-
0,1
-
6
0,1
0,25
-
2
0,4
0,5
0,5
0
1,0
0
9
eller
-
2
0
lanvå
-störfält
24
Tabell 4. Reflexionsdpningen,
R, för koppar och järnplåt
vid några olika
frekvenser
för en störkulla
med plan våg, Air
sundet
mellan
störkälla
och sk°armmaterial
> 2 , Störningens
vågimpedans
Zv = 20X Q.
Koppar
Jarn
Reflexionsdanpning i dB
Frekvens
G
J.
l kHz
1
1
10 kHz
1
150 kHz
L
Koppar
0,17
1 000
138
100
1
0,17
1 000
128
91
1
1
0,17
1 000
117
79
I MHz
1
1
0,17
700
108
72
15 /iHz
1
0,17
400
96
63
100 MHz
1
1
0,17
100
88
61
1
1
0,17
10
76
59
1
1
0,17
1
68
61
1 500
Hz
10 000 NHz
G
Järn
reflexions
1) Når abso rptionsd ämpningen Å är < 10 dB skall
dpningen
R ko rrigeras
med multipelreflexionsinpningen
Plana vågor med tillräcklig
fältstyrka
existerar
knappast i skärenens närhet.
vid
frekvenser
•
•
B.
< 1Hz
Tabell
5. Reflexionsddmpningen,
R, för koppar
och jä rnplåt
vid några olika
frekvvnser
för en störkälla
med övervägande
magnetisk
fältstyrka,
Störkullan
placerad
0,3 m från skärrum
materialet,
Störningens
vågim pedans Z « 120 IC Q.
ea
Koppar
•m
Järn
å
Reflexionsdumpning
1 dB
Frekvens
G
Et?
1 kUz
1
1
0,17
1 000
34
0,9
10 kHz
1
1
0,17
1 000
44
8
1
1
0,17
1 000
56
19
700
400
64
76
28
150 kz
G
Koppar
Järn
1
z
1
1
15
z
1
1
0,17
0,17
1
1
0,17
100
84
42
56
1 500 Hz
1
1
0,17
10
2}
2)
10 000 MHz
1
1
0,17
1
2)
2)
100 MHz
•t) När absorptionsdämpningen
ringen
R korrigeras
.A < 10 dB skall
reflexionsdämp
med multipelreflexionsdämpningen
2) vid dessa frekvenser
övergår
vågimpedansen
varför dämpningen erhålles ur tabell 4.
till
B.
120 I
Om störkällan ligger på ett avstånd större eller mindre
(6).
0 3 m från skärmen skall
dämpningen
omr äknas med formel
1
23
Nedan anges i tabellform
dhnpningsv
"
fr dena A, fl och B för koppar och järn vid några olika frekvenser.
Tabell
2. Absorptionsdämpningen
, A, för koppar
och Värn vid
några olika frekvenser. Plåttjockleken d = 1 nm.
Koppar
Järn
Bäanpning 1 dB/mm
Frekvens
0
1t
1 kHz
1
1
0 ,17
1 000
kHz
1
1
0,17
1 000
13
171
130 kHz
1
1
0,17
1 000
51
660
1
1
0 ,17
700
131
1 420
1
1
0,17
400
505
4 150
1
1
0,17
100
1 310
5 350
1 500 MHz
1
1
0,17
10
5 050
6 600
10 000 MHz
1
1
0,17
1
13 100
5 350
lo
•
1 MHz
15
EIz
100 MHz
•
Tabell
frekvenser
ppar
J rn
G
G
4
54
med övervägande
in från
.
t
vid
elekt-
skärmmateria-
onsdumpning
••
Reflexi
ä
Frekvens
Järn
koppar - och järnplåt
för en störkälla
. Störkällan
placerad
0,3
vågimpedans
»
120 i
v
fältstyrka
Störningens
Ko
i dB1
Koppar
Järn
1 kHz
1
1
0,17
1 000
242
204
10 kHz
1
1
0,17
1 000
212
174
150 kHz
1
1
0 ,17
1 000
176
139
1 MHz
1
1
0,17
700
152
116
15 MHz
1
1
0 ,17
400
117
83
100 I1Hz
1
1
0 , 17
W0
92
64
1 500 MHz
1
1
0,17
10
2)
2)
10 000 1Vz
1
1
0,17
1
2)
2}
•
•
Koppar
, R, för
3. Reflexionsdämpning
några olika
risk
let.
t
0
1 } När absorptionsdämpningen
A är < 10 dB skall
reflexionsdämp
ningen R korrigeras med multipelreflexionsdämpningen B.
2) Vid dessa frekvenser
övergår vågimpedansen
till
120 It, varför d åmpningen erhålls
ur tabell
4.
Obs!
Om störkällan ligger på ett avstånd större eller mindre
dämpningen omr°knas med formel ( 6).
än 0, 3 m från skärmen skall
22
Materiale
naka
er
1 nedanstående tabeller redovisas några av de viktigaste egenskaperna ur skärmningssynpnnkt för järn- och kopparplåt.
Tabell 1. Konduktivitet,
d npning för några olika
hang.
1 tabellen
är dämpningen
med en skärmtjocklek d =
relativ permabilitet och absorptionsmetaller
använda i skärmningssammani
10°
Relativ
kon dnktivitet
c;
Metall
angiven
meter.
vid
per.
Relativ
mabilitet
t_t
frekvensen
f = 10 kHz
Absorptions
dämpning
dB/mm vid 10 kHz
•
•
Koppar
1
1
13,1
Aluminium
0,61
1
10,3
Magnesium,
0,38
1
8,1
Zink
0,29
1
7,1
Mässing
0,26
1
6,7
Nickel
0,20
1
5,8
0,18
1
5,6
Fosfor
brons
Järn
0,17
1 000
Tenn
0,15
1
stål S. 1045
0,10
1 000
Bly
0,08
1
My-metall
0,03
30 000
0,02
1 000
Rostfritt
stål
171
5,1
131
3,7
•
394
1,8
•
19
Z
.I.a
2 X1
H ee=
1
/
t1
+
(1 +-
2a1
1
jl
• e
l
z är här lika
ningens
med impedansen
i fri
= 21t/Ä.
våglängd
och
jul
)e
2i2
sin 0
sin 0
rymd 120 7C ohm.
A är stör-
(1 .-
P'o
0
E
•
för
I
< Ä fås ur
(13)
E0
,
ff
fl
v
£®
1 där w = störningens vinkelfrekvens
En störkälla representerad av ovanstående uttryck har alltså
dominerande elektrisk vektor. Fältet från källan kan även kal-las ett högimpedansfält.
För en störkälla med magnetisk komponents dvs, en elektromagne-.
tick störkälla med dominerande magnetisk fältvektor, erhålls
genom att undersöka
fältkomponenterna
, på avståndet
1, från env
strömgenomfluten
slinga
( ram ), med radien mycket mindre än våg-.
längden.
1+
4ac1 (
0
1
där
j
e
.
j
s.n 0
2l2 )
(15a )
®
(15b)
S är ramarean,
(16)
=7
0
•
v
'w
En störkälla
representerad
magnetisk
vektor . Fältet
1
där av -störningens
°°
vinkelfrekvens.
av ekv. ( 1 6) har alltså
dominerande
kan även kallas
ett lågixnpedansfält.
Reflexionsförlusterna
för plana vågor berä knas ur ( 5), (10) och
( i i ), för elektriskt
fält
ur (5 , (10) och (14) samt för magnetiskt fält ur (5), (10) och (16 ),
Förlusten
angiven av faktorn
B i ekv . ( lo) blir endast av intresse om absorptionsförlusten A < 10 dB , dvs, för tunna metallskä rmar,
20
x
I
/
I
c
/
/
i i/
1/
/
/
/
/
/
/
a
Y
b
Figur 4. Rektangulär resonator.
Betraktas
det skärmade
rummet
hålles
rummets resonansvåglängder
som en rektangulär
ur:
resonator
er-
1
x o =
2
•
(17)
2
2
(2a)
där m, n och p äro hela tal angivande antalet halvperioder i
fältstyrkornas variationer i x-, y- och Z-riktningarna. Fören
mot exempelvis Z-axeln transversellt elektrisk svängning kan
en av storheterna m och n men ej p vara noll, för en transversellt magnetisk svängning kan intet av indextalen vara mindre
än 1.
Om a är den minsta av sidorna
'får
grundsvängningstypen
blir
0, i,1,
o
för
maximal
vilken
för m=o och n=p :1.
gäller:
2 bc
•
18
Vb+
Vid denna våglängd kommer det sk"
energi varför man vid fo = 3 . 10
ving av rummets dåmpande
O
förmåga
ade rummet att absorbera
kan förvänta
sig en minsk-
Fältstyrkan inne i det skärmade utrymmet ökar markant mot rummets hörn. Hörneffekten
uppträder
när det yttre
magnetfältet
är riktat vinkelrätt mot skärmväggen. Närmar man sig ett hörn
från insidan
av skä
.
t stiger
fältstyrkan
gom 1i/rt
, där
r är radiala avståndet från hörnet. Om magnetiska fältet är
parallellt mot skärmytan är fältstyrkan inne i rummet konstant.
Hörneffekten
kan nedbringas
antingen
genom att förstärka
skärmningen i hörnen eller genom att runda v dem.
•
21
Kurvor över abso
tions- och reflexionsförluster
ABSORPTIONSFÖRLUSTER
10000
dB /MM
1000
0
0
0. STALPLAT
•
100
b. KOPPARPLÅT
10
FREKVENS
Hz
1
103
104
Figur
105
106
107
108
109
100
5. absorptionsförluster
som funktionav frekvensen.
L
Kurva a. S ålplåt,
9,6.10
( (f) enligt figur 1,
-1 /m.
= 5 ,8.10
Q
Kurva ID. Koppar plåt , ` = 1 ,
Plåttjockleken för a. och b , är d = 1 mm.
/m.
300
A.
0.
0
0
0
B. STALPLAT b. KOPPARPLAT
c.
C.
REFLEXIONSFÖRLUSTER
dB
•
200
A. OCH 0 . FÖR B. OCHb. FÖR C. OCHc. FÖR
A.
0
ELEKTRISKT PLAN VAG
FÄLT
MAGNETISKT
FÄLT
r
100
B.
a
a
®.o•
r, o•
r
FREKVENS
Hz
C.
103
104
105
106
10'
108
109
Figur 6 . Reflexionsförluster som funktion av frekvensen.
Heldragna kurvor (a., B. och c.) stålplåt,
Et=( (f ) enligt figur 1, c5 = 9 ,6.106 Q/m.
r
Streckade kurvor (a., b. och c kopparplåt,
5,8•10
Q 1 /m,
För kurvorna a., a., C, och c, giller att avståndet
mellan antenn och skärmvägg 1 = 0,3 m. För b. och B.
ört»X.
10
0
18
Multi elreflexionsdäm nin
1 uttrycket
för S' har ej hänsyn tagits
till
multipelreflexions-dämpning. Införes denna fås totala skärmverkan ur.
S=A+R+B
där
1
20 log
vidare
(7)
Z
v
_ Zzs
+Z v
s
Ur (8)
1G p
och (9)
(s)
-2Cd
fås:
J o. f
(9)
B
2
Zs
1 -
e
är
C=(1+j)ochct=
20 log
2
•v
.
zs +Z v
1
(cos2dcz..
j sin2de
10A 10
•
1 ekv. (6) och (lo) ingår impedanserna Z och Z som lätt kan
s
v
bestånas
ur följande
välkända
uttryck,
Metallskiktets impedans Z = (1 + j)
s
tiJ•tto•1CPf
c
För plana vågor är störfältets vågimpedans Zv bestämd av:
Z
=1
1 'o
120It
377
o
För en störkälla med elektrisk komponent, dvs, en elektromagrnetisk störkälla med dominerande elektrisk fältvektor, erhålls
z genomatt undersökafiltkomponenterna,på avståndet 1, från
en strömförande
rar avståndet
kort
mellan
dipol,
med längden
a. Avståndet
störkälla
och skärmvägg.
1 motsva
•
Er
•
Ho
Figur
3.
Fältkomponenterna
från
en
kort
dipol.
När skärmen utg5res
av maetiskt
material
måste vid be räkn ing
av dämpningen A hänsyn tagas till relativa permeabilitetens
frekvensberoende . Figur 1 visar detta förhållande för en en
gelsk stålplåtskvalitet.
200
100 P
50
20
10
5
•
FREKVENS Hz
10y
105
Reflexionsdom
•
107
108
108
109
1010
nin
Den elektromagnetiska
vågen kommer också att dämpas pga. re
flexion.
Vågen reflekteras
till
en del i skärmens
frdmre yt.
skikt,
återstoden
passerar
genom skärmmaterialet,
dämpas där
d/v neper pga. absorption'
reflekteras
till
en del i skärmens
bakre ytskikt, och resten av vågen utgör störfältet inne i
reflekterande
skärmutrymmet.
Den från skärmens bakre ytskikt
vågen s jlnker
med 2 d/v neper under nivån bos den våg som re
flekteras
i frä;cnre ytskiktet
och kan därför
oftast
försummas.
Multipelreflexion behöver endast beaktas vid elektriskt tunna
skärmar.
Reflexionsförlusterna
best äms av produkten
av trans
missionskoefficienterna i gränserna mellan metall och omgivan
de medium.
Z
2
2k
k2
5
därk=
.
pI .
(3i
l+k
T+k
= T +k
Z
v
1 dD blir förlusterna R = 20 log
•
•
Figur
1.
1 = e (f) för en engelsk
stålpldtskvalit
et .
i + kf2
4J I
Reflexionsproblemet kan behandlas med transmissionslednings
analogin enligt figur2, där Zs representerar metallytans ini
vågen.
Den totala
pedans och
impedansen
hos den infallande
dämpningen hås skärmen kan då skrivas:
Iz s + Z
= A + R = 8,686 • d/v + 20 log
(6)
jas
v
ZY
a
d
SKÄRMVÄGG
Figur 2.
Metallskärmen
representerad
som en diskontinuitet
i
transmi
sej onsi edning.
en
16
E RDM
FÖRHÖGFREKVE!vS.
DA .z, MATSIK ocHFORSKNING
5• S
Vid experimentellt arbete med känslig elektronisk utrustning
kan det ibland vara nödvändigt att företa mätningar och expe-
rirnenti ett elektromagnetisktavskärmat rum. Skärmningenär
till för att undertrycka icke önskvärda signaler, utstrålade
eller
ledningsbundna,
till
en nivå som icke märkbart
påverkar
den elektroniska
utrustningen.
Störningar
av elektromagnetisk
karaktär
som allvarligt
kan på
verka möjligheterna
att påvisa informationsbärande
signaler
härrör
huvudsakligen
från följande
störkällor:
Elektriska kraftdistributionssystem
ReUter, kontaktorer, elektriska motorer och generatorer
Lysrör och lysrörsarmaturer
Radio
och televisionssåndare
Högfrekvensugar.
Som tidigare nxm ts kan störningarna vara antingen utstrålade,
ledningsbundna
eller
båda delarna.
Det år därför
nödvändigt
att filtrera
den elektriska
krafttillförseln
samt att förse
samtliga telefon och signalledningar till ett skärmat rum med
filter.
Även inne i det skärmade rumnet måste kablar
och led
skärmas.
ningar
1 en del fall
kan det vara lämpligt
ett skärmat
rim för att på så sött
ledningsbundna
störningen.
Teori
att innesluta
störkällan
eller
dämpa den utstrålade
•
i
:
Ett metallskikts
dämpande verkan på transversella
elektromagnetiska vågor beror i huvudsak av absorption och reflexion.
Dnpningen
eller
skärinverkan
hos ett kontinuerligt
metallskikt
kan analyseras med ledningsteori.
1
Åbsor tionsddm nin
För en elektromagnetisk våg som passerar skärmen sjunker fält
styrkan 1/e för varje multipel av intrångningsdjupet v. om
metallskiktets tjocklek ör d blir dämpningen pga• absorption
a/v (N) eller i (dB) A = 8, 686
där
1t• tii• Lo •
• 0 (m) är intrdngningsd
L = Skarmmaterialetsrelativa
0' =
f
• a/v (dB)
permeabilitet
Skärmmaterialets konduktivitet (Q
Den infallande
vågens
frekvens
hIrn)
(Hz)
•
(j)
jupe t (2)
'5
Belysning
Lysrörsarmaturer
utrustas
med lyser
för direktt.dning.
Anaturer
och blåndskydd
skall
vara utförda
i metall
och vara
skyddsjordade. Årmaturstomne och raster förbinds med en kopparfläta.
0
KABEL TILL EV. YTTERLIGARE
SKÄRMADE RUM
•
KABEL FRAN BYGGNADENS
HUVUDCENTRAL
INFÄLLD GRUPPCENTRAL MONT.
U.K. 1,3M
ÖVER
GOLV
•
UTTAG FÖR
REGISTRERINGSAPPARATUR
PRINCIPSKISS
FIG.
0
FRAN HÖGSPÄNNINGSSTÄLLVERK
KOPPLINGSSCHEMA
A
GRUPPCENTRAL
HUVUDCENTRAL
R
•
5
T
0
J
T
0
J
4
•
3
0
®
2
3
4
5
®
7
8
PRINCIPSKISS
P6.
®
e
KOPPLINGSSCHEMA
B
NOLL- OCH SKYDDSJORDSLEDARE ( NOLLEDAREN ISOLERAD)
JORDLINEKOPPLINGSSKENA
MANTELSKÄRM 1 KABEL TYP EKKJ ELLER FKKJ
MANTELSKÄRM 1 KABEL TYP EKKJ ELLER FKKJ FAR EJ ANSLUTAS i GRUPPCENTRAL
VÄGGUTTAG
SKYLT MED TEXT " FÖRBINDNINGARNA FÅR EJ BRYTAS"
FRANSKILJBART JORDANSLUTNINGSDON
SKÄRMNÄT
Figur
3 Koppling
sschema
14
Elinstallation
Beskrivningen
avser förslag
till
elinstallationer
som kan ligga till grund för en standardinstallation inom skärmade rum.
Eldistribution
ning
380/220
vid
systemspän-
volt
Det skärmade
rummet försörj
s frän byggnadens
lågspånningsställverk alternativt huvudserviscentral via egen stigarledning av typ EKKJ. Stigarledningen
består
av 3-ledarekabel
(fasnolla-skyddsjord)
samt en skärm av koppar.
3-fasinstallation
bör undvikas inom skärmade rum.
störskyddsjordning
Beträffande
utförande
hänvisas
till
kapitel
3 som behandlar
magnetiska
störfält
runt elektriska
ledningar
och metallföremål
ingående i byggnadskonstruktionen förande obalanserad, vagabonderande
nollföljdström
av ansenlig
styrka,
sant i kapitel
4
redovisat kopplingsschema (fig B).
Huvudledningens kopparskyn skall jordas endast i matningspunkten för att på effektivaste
satt
verka som kabelskärm
(fig B).
Jordning
Sedan
av
nätburen
(rummet)
•
•
skärmnät
slutbesiktigats
och godkäxets
(minimum
1000 ohm till jord), förenas den - med kortast möjliga ledning r- i en punkt till
skyddsjord
via ett frånskil
anslutningsdon
i elcentralen.
Härigenom
möjliggörs
kontrollmätningar av isolationen.
jbart
jord.
framtida
Gruppcetral
Centralen skall vara av standardtyp och monteras infälld i
vägg. Centralen skall bestå av ett antal enpoliga säkringsgrupper som kombineras med två-poliga två-vågs omkopplare (fabrikat Wesco eller likvåardigt). 1 omkopplarens ena låge passerar
strömmen normalt till respektive uttag och belysningsgrupper
medan 1 undra Tåget ledningarna sekundärt kopplas ifrån och
ansluts till skyddsjord (se fig B). Med dessa oxkopplare kan
rummet enkelt göras strönilöstmed undantag av eluttaget för
regis treringsapparatur.
Nis chramen
Centralen
täcks av en elnis chram med luckor.
luckorna skall anslutas till rummets skärmnät,
och
Gruppledningar
Samtliga gruppledningar (även eventuella svagströmsledningar)
förläggs utanför skärmnätet och skall via kortast möjliga sträcka b ryta igenom skärmnätet
till
vägguttag,
belysning
etc (se
fig A).
väggapparater
Uttag och strömställare för belysning kan vara av normaltyp.
Ett uttag matat från egen grupp är avsett för anslutning av
registreringsapparatur.
•
13
4.
RIKTLINJER FÖR ARBETSBESKRIVNING AVSEFTDE SKÄRMATRUM FUR SJUKVÅRD OCH/ELLER MEDICINSK BIOLOGISK FORSXNING
Nedan beskrivna
åtgärder
syftar
till
att i största
möjliga
utsträckning dåmpa det elektriska fältet, genererat av det 50periodiga starkströmsnätet, i avsikt att inöjliggöra högkänsliga elektromedicinska registreringar. Detta ernås principiellt
genom att rummet fårdigställs såsom en Faraday-bur. Utförandet bör av erfarenhet även ge minimum 40 dB dämpning av högfrekvensstörsignaler av elektromagnetisk typ.
Beskrivningen visar i princip hur en sådan installation kan utföras.
Skärmmin
•
•
•
•
Hela skärmningsf örf arandet år att betrakta
som en något exklusiv ytbehandling . Ett gott resultat med avseende på avskärmande egenskaper samtidigt som kostnaderna kan hållas nere uppnås erfarenhetsmässigt
vid användning
av följande
metod.
Rummet färdigställs byggnadstekniskt med undantag av ytbehandlingen , Före densamma bekläds
hela rummet i nvändigt
med finmaskig kopparduk , t ex nr 18 vanlig kvalitet (maskdimension
1,1 mm, tråddiameter 0,28 mm nätbredd 600 mm), firma J N Tidbeck , Stockholm-Farsta eller likvärdigt . Nätet limmas våd mot
våd över tak ', väggar och golv . Lämpligt lim (flernia
6230 eller
likvärdigt ). Våderna sammanfogas genom lödning var 20:e cm.
Skarvarna limmas när lödningen
är utförd.
Nätet klipps
upp
runt inkommande el- och VVS-installationer. Eventuella skruvskallar
eller
liknande , genom byggkonstruktionen
jordade föremål, kan enkelt isoleras från nätet genom att de täcks med
eltejp.
Nötburen skall
vara helt elektriskt
isolerad
frun jord.
Kontrollmätning
skall utföras
fr o m första
vårfens uppsätt
ning.
Låzn liga mätinstrument
är Cirtest
PS 1 2000 M (Bergman &
Beving AB eller likvärdigt, vilket akustiskt indikerar oavsiktlig jordslutning och kontinuerligt genom sin tonhöjd anger ungefärligt
isolationsmotstånd
i området 0.50 kohor.
nan
nätet
läggs ut över golvet,
täcks detta med en golvplastmatta
för att hindra elektrisk överledning mellan nät och betong.
Över dörrarnas insidor klistras nät, vilket vid gångjnssidan förenas
till
väggnätet
via böjlig,
mjuk kopparfläta.
Fönster täcks mot ljus och elektriska störfält med kombinationen mörkrumsridå-nät, som exempelvis tillverkas av finna Sesco,
Stockholm.
Sedan hela nätburen (rummet) slutbesiktigats och godkänts
(minimum 1000 ohm till jord) kan målare sandspackla in nätet
och ytbehandla . Golvet täcks med plastmatta med PVC-skum,
vilket väl döljer nätet.
Inrednin
vid uppfästning
av inredningsdetaljer
i rummet är det viktigt
att ingen oavsiktlig jordanslutning av skärmnätet åstadkommes
via skruvar till armeringsjärn eller dylikt . Tillräckligt långa
plastpluggar eller gummiexpanderbultar isolerar skruven väl i
detta avseende.
12
U
f
50 H z
50 Hz
•
Figur 1 Kortvågsapparat
(Modulationsgrad.
med praktiskt
&-30 %)
taget enbart bärvåg
•
tb .0,04
Ft5
U
t
.
•
•
•
•
f
Figur 2 Spektrafördelningen
från en pulsad kortvågsapparat
(Förbjuden i vissa länder dock ej i Sverige
Kommentar:
Man konstaterar här att störningar
figur 1 effektivt kan undertryckas
bär- och sidvågor.
från apparater enligt
med enkla filter för
Vid apparater enligt figur 2 blir filterproblemet för
undertryckning av bärvåg och sidband ett mer svårlöst
tekniskt problem.
11
Utanför
och även inom dessa sjukhusbyggnader
uppmättes
fältstyrkor på i medeltal 200 mV/rn, i exempelvis en meter långa
oskärmade, exponerade EKG-sladdar inom ett skärmat rim, induceras därför 2 mV. Ingångsförstärkarens diskrimineringsfaktor
är vid dessa frekvenser
starkt
reducerad,
men uppgår
ändock
normalt till minst 10 ggr, Detta ger en störsignal på 0,2 mV,
vilken inte kan likriktas i bas-emitter- eller i galler-katodsträckan i förstärkarens ingångssteg och således inte stör
mätningen. Viss registreringsapparatur är dessutom utrustad
med högfrekvensfilter
på ingångssidan.
•
•
En genomgång av televerkets
fältstyrkekartor
för långvågs-,
mellanvågs-,
PM- och TV-sändare
för hela landet,
med avseen.
de på sändarnas
och sjukhusens
läge i förhållande
till
varandra, har visat att man inte på någon ort kan påtrfa
högre
fältstyrkor
aai de son uppmätts
i Stockholmsområde
t.
I amerikansk litteratur i "ämnethar skildrats störfenomen vid
elektromedicinska registreringar i form av demodulerade, likriktade synkroniseringspulser i TV-utsåndningar eller liknande lågfrekventa modulationskomponenter från starka radarstationer eller personsökare. Dessa fenomen har emellertid inte
iakttagits i Sverige i rum skärmade enligt kapitel 4.
Vid sjukhus och forskningsinstitutioner kan interna högfrekvensstörkällor
såsom tyristorer
och diatermiapparater
förekomma.
Tyristorer bör av störningsskäl undvikas i största möjliga
utsträckning.
Kortvågsapparater, till 100 f
-modulerade, bör vid återanskaffning
ersättas
med tillgängliga
typer med låg modulationsgrad (se fig 1).
Rum för fysikalisk
terapi
kan i vissa
fall
vara nödvändiga
att skärlisa.
Skmning
med nät är tillräcklig även för detta
ändamål.
r
u
1
Om störande fenomen uppträder inom ett skärmat rum och dessa
bevislim
genererats högfrekvensmässigt, är det effektivt
och billigt att som tilläggsåtgärd filtrera vid förstärkaringången eller komplettera med nätledningsfilter eller nättransformatorer
med skärm mellan
priin r- och sekundärlindningen.
"halvskärmade
rum"
Den fasta elinstallationen till och i närheten av "halvkänsliga" rum, operations- och intensivvårdsavdelningar, normala
EKG-rum etc,
bör utföras
med skärmad ledning,
som ej får anslutas till skyddsjord i mer än en punkt.
En störbekåmpande åtgärd som kan tillgripas när exempelvis
ett starkt fält förekommer i underliggande våning, är att
täcka enbart golvet med ett till skyddsjord anslutet nät.
10
Det är av största vikt för ett fungerande 5-1edaresystem, att
det kontinuerligt övervakas, så att ingen felaktig överkoppling mellan
skyddsjord
och nolla
inträffar
i samband medåndringar i installation eller genom anslutning av felaktigt kopplade bruksföremål. Frågan om 5-ledare system och dess övervakning behandlas
mer ingående
i KBS-rapport
nr 53 och i SE NK
62x.
Ka acitivt ko
lade 50 Hz
otentialfält
Potentialfält/elektriska fält och deras störande inverkan på
elektromedicinska
mätningar,
kan knipas
effektivt
(minimum 100
dB) och till rimlig kostnad genom vissa enkla skärmningsåtgärder.
Då beslut
fattats
om skärmning , skall
arbetsbeskrivningar
och
elinstallationsanvisningar utarbetas, vilka siktar till att i
största möjliga utsträckning eliminera störningar i form av
den kapacitivt kopplade strålningen från det 50-periodiga
starkströmsnätet.
•
•
Skärmmin
Materia
Enligt
vad som framgår
av kapitel
5 be träf f ande olika
skärm-materials
egenskaper
för dåmpning av lågfrekventa
elektriksa
fält, uppvisar alla metaller goda egenskaper. Provmätningar
avseende rum skärmade med påsprutad koppar, uppklistrad folie och finputsadenät av olika maskstorlekar bekräftar också
detta. Däremot ger elektriskt ledande färg dålig skärmning.
Om det
saga:
i arbe t sbe skrivningen
kapitel
4 angivna
nätet
är
att
•r
att det har fördelaktigt pris
att det år lagervara
att det medför lie
monteringskostnader
ån annat material,
exempelvis
folie
att nätbredd, mask-' och tråddimension gör det lätthanterligt
att det är vävt av i det närmaste ren koppartråd.
Denna typ av mät - monterat enligt den i kapitel 4 redovisade
arbetsbeskrivningen - har visat sig korrosionsbeståndigt. Så
har t ex ett sedan sex år i sandspackel inlagt nät inte visat
några tecken på korrosion.
H ögf
rekven
s e gen
skape
r
Skärmning med nät har även dåmpande egenskaper gentemot måttliga elektromagnetiska högfrekventa vågor.
Provmätningar har i samarbete med televerket utförts på ett
30-tal enkelt lågfrekvensavskärmade rum i olika sjukhusbyggnader i Stockholmsområdet. Vid användandet av mellanvågssåndaren på 773 kHz som referens,
uppmättes
härvid
ett sämsta dämpvärde på 40 dB (100 ggr).
•
7
Induktivt
ko
lade
50 Hz ma
Magnetiska
störfält
e tfäl
t
runt
elektrisk
apparatur
och
1ationer
, tex
transformatorer,motorer
, ställverk
, skenstråk
likt
tung
instab
och
dy
Vid planeringen
av byggnader
för laborativ
verksamhet
skall
lokaler för störkänslig verksamhet placeras på avstånd från de
i rubriken
angivna
störk allorna.
Iakttages
denna huvudregel
erfordras
i allmänhet
ej särskilda
byggnadstekniska
skärinnings
åtgärder
.
Det magnetiska
störfältet
avtar
med ungefär
kvadraten
på av
ståndet. 1012 mär därför tillräckligt från exempelvis ett
ställverksrun, för att det vedertagna övre störgrånsvärdet på
0,1
T inte skall överskridas.
•
Direkt avskärmning mot denna typ av störning är däremot prak
tiskt-.ekonomiskt
outförbart.
Det kan exempelvis
nämnas att för
100 dB dämpning av 50 Hz ma etf ilt kravs
10 mm stål
eller
10
cm koppar. Vidare skulle teoretiskt sett 0,5 mm stål enbart ge
5 dB dämpning (ca 2 gånger) med förbehållet att man dessutom
kunde erhålla
en negativ
skärmningseffekt,
d v s förstärkning
är hämtade från kapitel 6).
av störfältet. (iflirdena
Magnetiska
triska
ledningar
mål
ingående
tionen
och
vagabonderande
av
•
•
ansenlig
störfält
i
förande
runt
elek
och
metallföre
byggnadskonstruk
obalanserad,
nollföljdsström
styrka.
Elinstallationer utförs som regalmed separata skyddsledare,
enbart i gruppledningarna. 1 gruppcentralerna förbinds skydds
ledarna med nolledaren i matande huvudledning.
Vid den normala
systerasp ringen
380/220 V är huvudledningar
nas nolledare strömförande, delvis på grund av osymmetrisk be
allt
på grund av de övertoner
lastning
på faserna,
men framför
som alstras
av lysrör.
Den resulterande
nollströmmen
känn bli
mycket hög, i belysningsgrupper
ca 50 procent
av. f as s trömnen.
Då det genom skyddsjordade apparater finns ett stort antal
galvaniska förbindelser mellan elnätets nolledare och metallkonstruktionerna i byggnaden, kommer nollströmmarna att dela
sig mellan huvudledningens nolledare och byggnadens metallkon
struktioner (vagabonderande strömmar).
Inom forsknings- och sjukhusbyggiader där skärmning erfordras,
skall
hela elmatn.ingsnätet
utföras
enligt
5-ledareprincipen.
Detta innebär i korthet, att skyddsledare och nolledare i hela
elinstallationen skall vara separerade och förenade endast i
systemets nollpunkt. Detta ger mätningsvänlig miljö i hela
byggnaden med balanserad ström i ledningar och därmed inga
magnetfält. Potentialen i skyddsjord blir stabil, då den ej
påverkas av strömmar i nolledare. Olika skyddsjordpotentialer,
som kan utgöra
en allvarlig
säkerhetsrisk,
kan därmed inte
uppstå.
3.•.BEHOVOCH HTFORMN D G AV SKÄBMNING INOM BYGGNADER FÖR SJUKVÅRD
OCH MEDICINSKBIOLOGISK FORSKNING
.
Bak
vid planering av lokaler för sjukvård och/eller medicinsk-biologisk
forskning , framförs
ofta krav på skärmning.
Anledningen
är att man där i forsknings och utvecklingssyfteplanerar att
utföra
högkänsliga
elektrofysiologiska
mätningar
av olika bioelektriska
fenomen , eller
att man i sjukvårdssyfte
skall utföra rutinregistreringar av bl a EEG (elektroencefalografi),
MG (elektromyografi)och EKG (elektrokardiografi).
Alla kända bioelektriska
fenomen ligger
inom frekvensområdet
0-30 000 Hz För registrering av vissa av dem krävs maximal
praktisk
känslighet
hos registreringsapparaturen,
d v s motv
per
om
utslag
.
Alla
registreringar
ut
5
p
svarande storleken
förs som differensmätningar, vilket innebär att differentialkopplade
ingångsförstärkare
används . För vissa
typer av undersökningar finns specialapparatur som är konstruerad så, att
endast för matningen nödvändiga specifikationer uppfylls, t ex
EEG 10
V/cm 0, 5 .- 70 Hz . EKG: 1 mV/ cm 0,1 i- 100 Hz.
Det har hittills rått osäkerhet om i vilken utsträckning skärm-
ningskravenär berättigade. Ofta tillgrips skärmning med högfrekvensburar trots att dessa medför stora investeringar och
ej alltid
är motiverade
från funktionssynpunkt.
Denna rapport
syftar bl a till att bringa klarhet i denna väsentliga fråga.
Representativa mätresultat vid registreringar på människor
förutsätter
bl a att miljön ej är alltför onormal och skäm.
roande. Om exempelvis EEG registreringar utförs i etthögfrek
vensavekärmat utrymme med så kallade vågledarfilter av bikaketyp och liknande anordningar , föreligger stora risker och
patientgenererade störningar beroende på svettning (långsamma
elektriska polarisationsfenomen vid elektroderna ) och spänning
(EMG-aktivitet genererad från käk- och nackmuskulatur).
Vid registreringar på försöksdjur gäller i regel att dessa har
ett fysikaliskt
omfång , mottagarantennyta,
som avsevärt
underår vidare
i allmänhet
stiger
människokroppens
. Försöksdjuren
Dessa förhållanden
ger möjlighet
sövda vid registreringarna.
till
skärmning inom begränsat
område (milj öskåp).
Störnin ar
Störningar vid elektromedicinska registreringar är i huvudsak
på något sätt genererade av den 50-periodiga starkströmsinstal
lationen. Detta beror på att störningar därifrån är av betydligt högre intensitet ån från övriga störkällor. Vidare ar
i nom eller
i närheten
av alla
50 Hz en frekvens
som ligger
registreringsapparaters arbetsområde.
Med anledning
härav behandlas
i detta kapitel
skärmning mot
50 Hz-störningar , vilka i form av elektromagnetisk strålning
vektorn,
stör mätapparaturen
dels INDETKTIVT(magiietiska
ström - magnetfält
störspänning)
dels KAPACITIVT ( elektriska
vektorn , spänning
potentialfält
störström).
I ett avsnitt behandlas skärmnnin ns däffipande
effekt vid måtthg högfrekvensstörning
(se sid i o )
•
•
7
Av ovanstående ingår Allander, Glas och Myrenberg även i den
omnämnda arbetsgruppen
"smil j ökammare" .
Slutligen
bör framhållas
att föreliggande
rapport
kompletterar
KBS-rapport nr 53, där elektriska installationer i byggnader
för högre utbildning och forskning behandlas.
2. STÖRKÄLLOR
Varför
behövs
Elektromagnetisk
skärmnin
?
avskärmning
fordras
av två
skäl
För att skärma instrument och mätutrustningar, vilkas
funktion
påverkas
av externa
störkällor.
För att reducera intern, utstrålad eller ledningsbonden
störenergi, alstrad av vissa apparater.
•
•
Skärmning
är nödvändig
för att undertrycka
(dämpa) icke önskv'årda signaler, utstrålade eller ledningsbundna, till en nivå
som icke påverkar känslig elektronisk utrustning. Det kan ibland vara svårt att påvisa en ytterst svag signal (spänning,
ström, effekt) i närvaro av störningar med mångfalt högre nivå
än signalen
själv.
Störkällor förekommer till sin karaktär som störkällor med
övervägande elektrisk komponent, magnetisk komponent eller
planvågskomponent.
Erforderlig
dämpning och vilka
frekvenser
som måste avskärmas
beror helt
av data och störningskånslighet hos den använda elektroniska utrustningen. När man undersökt utrustningens störkänslighet, d v s den störnivå som kan
tillåtas på ingången hos den elektroniska utrustningen utan akt
detekteringen av informationsbärande signaler allvarligt äventyras, bör man undersöka störfältet med avseende på frekvenser),
fältstyrka och karaktär.
Med hänsynstagande
till
vanligen
förekommande
störkällor
och
uppdelstörkänslighet
vid olika
typer
av mätning
är följande
ning av rapporten efter verksamhetsområden naturlig.
1
Till kap. 3 och 4 hänförs skärmning inom sjukvård och
medicinsk-biologisk forskning, varvid huvudsakligen endast lågfrekvensavskärmning
erfordras.
Denna skärmning
kan även användas,
då måttliga
krav på högfrekvensavskärmuing ställts.
Till
kap. 5 och 6 hänförs
skärmning
inom övrig
ning och mätteknik vid högfrekvensstörning.
forsk-
6
mostatskåp tills vidare skall belasta utrustningsanslaget medan kostnaderna
för att tillgodose
övriga miljökrav
i form av
miljörum , miljökammare och miljöskåp skall beräknas av byggnadsstyrelsen och belasta byggnadsanslaget. Under övergångstiden
innan definitiv ställning tagits till dessa frågor, föreslås
vidare att upphandlingen sker i samråd med UUH.
Denna rapport har utarbetats av en arbetsgrupp med följande
medlemmar:
Byggnadsrådet Christer Olrog, byggnadsstyrelsen, utvecklingsledare
1 :e forskningsingenjör
Lennart Olsson,
försvarets
forsknings-
anstalt, teknisk expert
1;e forskningsingenjör Sigge Ottosson, karolinska institutet,
teknisk expert
Byrådirektör Gustaf Eriksson , byggnadsstyrelsen
Byrådirektör Harry Tingoe, byggnadsstyrelsen
•
•
Byråchef
0 Moll , samarbetsnårnden
för lokal - och utrustnings
programkommittarna för universitet och högskolor (LUPn nden)
Byrådirektör Roland Johnsson, LUP-nämnnden,har varit sekreterare och kontaktman med utrustningsnämnden för universitet
och högskolor
Rapporten har granskats av en särskild referensgrupp och inom
byggnadsstyrelsen av UV-byrån, första projekteringsbyrån och
utredningsbyrån . För rapportens innehåll år arbetsgruppen en-
sam ansvarig.
I referensgruppen
har
föl j ande personer
ingått:
Professor
B Agdur
Institutionen för mikrovågsteknik
vid KTH
Professor
C Allander
Institutionen fyr värmeteknik
vid KTH
Professor em
F Dahlgren
Institutionen för elektromaskin
lära vid KTH
Byråchef
S Fors
Utrustningsnåmnnden för universitet och högskolor
Civilingenjör
L 0 Glas
Kooperativa Förbundet, Arkitekt
och Ingenjörskontoret
Arkitekt SAR
L Myrenberg
Myrenberg Arkitektkontor AB,
Stockholm
Bitr professor
K J Öbrink
Institutionen för fysiologi vid
Uppsala
universitet
•
1
INLEDNING
S maj 1967 utgavs
KBS-rapport
nr 16 Byggnader
för högre utbildning och forskning. Rapporten behandlade utformningen av
generella byggnader inom denna sektor. Beträffande vissa lokaltyper av exceptionell natur anmäldes att utredningar pågick
och att rapporten senare skulle kompletteras med resultaten av
dessa . De lokaltyper som angavs vara föremål för särskilda utredningar var försöksdjurslokaler, miljökammare och skyddsrum
Utredningsarbeten angående utformningen av miljökammare har
ännu icke kunnat slutföras. Bet har bl a visat sig vara nödvändigt att formulera och normera miljökrav för olika forskningsområden och att fastställa funktionskrav på förtillverkade miljökammare. F ett avseende har utredningsarbetet kommit
•
sålångt
attresultatet
kunnat
brytas
utochredovisas
separat.
I serien
UV-information
utgavs
den 13 juni 1969 en promemoria nr 18, angående miljökammare. I promemorian, som bifogas denna rapport, presenteras bl a förslag till kravspecifikation och mall för anbudsinfordran.
Det har visat sig att frågan angående elektromagnetisk skärmning - vad beträffar såväl den teoretiska bakgrunden som den
praktiska utformningen - är så artskild från övriga miljöförhållanden
att den lämpligen
behandlas
separat.
Av denna anledning publiceras nu föreliggande rapport.
Anordnandet
av fasta
miljörum
genom rumskomple tterande
åtgärder minskar rummens generella användbarhet och försämrar därigenom byggnadens flexibilitet. Den i kapitel 4 beskrivna skärmningsmetoden, varvid rummet invändigt bekläds med ett kopparnär,
är en sådan bygadsåtgärd.
Kostnaden
för dylik
skärmning
är dock så låg (ca 5.000 kr per rumsenhet i prisläget år 1970)
att denna metod bör väljas i de fall den är till fyllest.
När tillgodoseendetav miljökrav i miljörum skulle leda till
mer genomgr ipande kompletteringar av byggnadsdelar, exempelvis
•
värme- och diffusionsisoleringar, bör i stället monteringsbana, förtillverkade miljökammare väljas. Enligt samarbetskom®
mittens
för byggnadsfrågor
publikation
nr 4 Gränsdragning
mellan byggnad, inredning och utrustning, skall dylika miljökammare anskaffas
med anlitande
av utrustningsanslag.
I kapitel 5 behandlas de skärmn.ingsbehovsom i allmänhet bör tillgodoses i särskilda miljökammare.
Anslagsfrågan
fordrar
särskild
uppmärksamhet när åtgärder
planeras för att åstadkomma elektromagnetisk
avskärmning.
Förslag
till handlåggningsordning vid anskaffning av miljökammare med
anlitande
av utrustningsanslag
redovisas
i f örutnäarn7.da UVinformation
I en senare UV-information (nr 42, 24.7.1970) har byggnadsstyrelsen ånyo behandlat anslagsfrågor vid anskaffning av miljöruna, mil j ökammare och miljöskåp.
För. att undvika
oklarhet
föreslår byggnadsstyrelsen
i samråd med utrustningsnåmnden
för universitet och högskolor (TJUR)och LUP-niden
att, liksom hittills, enbart standardtillverkade miljöskåp såsom kyl-, värmeoch torkskåp, frysboxar och frysskåp samt konstantskåp och ter-
•
•
•
w
3
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
SID
1.
INLEDNING
5
2.
STÖRKÄLLOR
7
Varför
3.
behövs
skärmning
7
BEHOV OCH UTFORMNING AV SKÄRMNING INOM BYGGNADER FÖR
SJUKVÅRD OCH MEDICINSK-
BIOLOGISK
FORSKNING
Bakgrund
Störningar
Induktivt kopplade 50 Hz magnetfält
Kapacitivt kopplade 50 Hz potentialfält
Skärmning
Halvskärmade rum
4•
SKÄRMADE RUM FÖR HÖGREDKVENSÄNDAMÅ.L,
MÄTTEKNIK OCH FORSKNING
Teori
Absorptionsdämpning
Reflexionsdämpning
Multipelreflexionsdämpning
Kurvor över absorptions och reflexionsförluster
Materialegenskaper
6.
•
UTFÖRANDEFORMER
Skärmar av nät
Skärmar av plåt
Dubbelskärmar
Dörrar och fönster
Mediaförsörjning
•
7.
8
8
9
10
10
11
RIKTLINJER FÖR ARBETSBESKRIVNING AVSEENDE SKÄRMAT RUM
FÖR SJUKVÅRD OCH/ELLER MEDICINSK- BIOLOGISK FORSKNING 13
Skärmning
Inredning
Elinstallation
5.
8
MÄTMETODER
Läcksökning
Nätuppkoppling
13
13
14
16
16
16
17
18
21
22
26
26
26
27
27
2$
31
31
32
BILAGOR
37
Bilaga 1 Litteraturreferenser
Bilaga 2 Symbolbeteckningar
37
39
•
•
•
•
UTREDNING OM ELEKTROMAGNETISKSKÄRMNING
1
•
•
•
Upplaga 2 000 ex
KBS-RAPPORT
NUMMER54
MARS 1972
ERS -
Störnin ar
Teori
Störningar vid elektromedicinska registreringar är i huvudsak på något
sätt genererade av den 5o-periodiga
elkraftinstallationen.
Detta beror på
att störningar därifrån är av betydligt
högre intensitet
än från
övriga störkällor. Vidare är 50 RZ
en frekvens
som ligger
inom eller
i
närheten
av förekommande registreringsapparaters arbetsområde.
Ett metallskikts dämpande verkan på
transversella
beror i huvudsak
elektromagnetiska
av absorption
vå-gor
Inom medicinska
forskningsbyggnader
och
sjukhus där skärmning erfordras, bör
hela elkraftnätet
utföras
enligt
5-ledareprincipen0 Detta innebär i korthet,
att skyddsledare och nolledare i hela
elinstallationen skall vara separerade
och förenade endast i ställverk eller
motsvarande. Detta ger mätningsvänlig
miljö i hela byggnaden med balanserad
s tröm i ledningar
och därmed inga magnetfält. Potentialen i skyddsjord blir
stabil, då den ej påverkas av strömmar
i nolledare0 Olika skyddsjordpotentialer, som kan utgöra en allvarlig säkerhetsrisk, kan därmed inte uppstå0
Det är av största
vikt för ett fungerande 5-ledarsystem, att det kontinuerligt övervakas, så att ingen förväxling
eller hopkoppling av skyddsjord och nolla inträffar i samband med ändringar i
installation eller genom anslutning av
felaktigt kopplade bruksföremål . Frågan
om 5-ledarsystem och dess uppbyggnad
och övervakning behandlas mer ingående
i KBS rapport nr 53. SEK , normkommitte.
NK 62x för elinstallationer i sjukhus
kommer sannolikt också att ta upp frågan.
och reflexion. Dämpningen eller skärmverkan hos ett kontinuerligt metallskikt kan analyseras med ledningsteorin
Absor
tionsdäm
nin
För en elektromagnetisk våg som passerar skärmen sjunker fältstyrkan 1/e
för varje multipel av inträngningsdjupet
v0
När skärmen utgöres av magnetiskt
material måste vid beräkning av dämpningen hänsyn tagas till relativa
permeabilitetens frekvensberoende0
Figur 1 visar detta förhållande för
en engelsk stålplåtskvalitet0
•
20
10
5
--
104
105
Figur
1.
=mC (f)
-FREKVENS
106
för
107
los
Hz
109
1010
en engelsk
stålplåtskvalit
et .
•
Skärmade rum för hö frekvensändamål,
mätteknik och forskni
Vid experimentellt arbete med känslig
elektronisk utrustning kan det ibland
vara nödvändigt att företa mätningar
och experiment i ett elektromagnetiskt
avskärmat rum, S "rmningen är till för
att undertrycka icke önskvärda signaler,
utstrålande eller ledningsbundna, till
en nivå som icke märkbart påverkar den
elektroniska utrustningen,
Störningar av elektromagnetisk karaktär
och som allvarligt kan påverka möjligheterna att påvisa informationsbärande
signaler
härrör huvudsakligen
från bl a
följande störkällor:
Elektriska kraftdistributionssystem,
reläer, kontaktorer, elektriska motorer
och generatorer, lysrör och lysrörsarmaturen , radiooch televisionssändare,
radaranläggningar och högfrekvensugnar0
Reflexionsdäm
ni
Den elektromagnetiska vågen kommer
också att dämpas på grund av reflexion, vågen reflekteras till en del i
skärmens främre ytskikt , återstoden
passerar genom skärmmaterialet, dämpas där d/ neper på grund av absorption, reflekteras till en del i
skärmens bakre ytskikt , och resten
av vågen utgör störfältet inne i
skärmutrymmet. Den från skärmens bakre ytskikt
reflekterande
vågen sjunker
med 2 dAi neper under nivån hos den
våg som reflekteras i främre ytskiktet och kan därför oftast
försummas.
Reflexionsförlusterna bestäms av produkten av transmissionskoefficientema i gränserna mellan metall och
omgivande medium.
RESUM
Vid bearbetning
av KSS rapport "Byggna-der för högre utbildning och forskning"
framkom ett behov att ytterligare utre
da sådana lokaler som har speciella mil.
jökrav såsom temperatur, fuktighet, ljus
och ljudproblem samt elektromagnetisk
avskärmning. Utredningens syfte var att
få,fram en kravspecifikation som efter
genomgång med forskare och specialister
vid universitet och högskolor skulle
kunna ligga till grund för upphandling
av rum med dessa speciella krav. Då en
stor del av byggnaderna utförs som generella byggnader blev det naturligt
för utredningen att sträva efter att få
flertalet rum utförda som monteringsbarm
a enheter som kunde modulanpassas och
infogas i en stombyggnad
. Man använde
benämningen mil ' ökammare för dessa monteringebara förtillverkade enheter samt
mil'örum för traditionellt utförda rum
ed speciella miljökrav.
ELEKTROMAGNETISK S}HÄRMNINGär ett speciellt miljökrav. Detta krav visade sig
vid en enkät som utfördes år 1968 vara
relativt
sällan
påfordrat
. Då elektromagnetisk skärmning till sin art helt
skiljer sig från övriga miljökrav bröts
den ur miljökammarutredningen.
Föreliggande rapport består av två huvuddelar - en del avser skårmat rum för
sjukvård och/ eller medicinsk forskning.
Denna har formulerats
efter
praktisk
erfarenhet och ger anvisningar för ett
enkelt arbetsutförande. Den andra delen
innefattar beräkningar för mera avanceade skärmningsmetoder
och avser sådana
krav som finns inom det tekniska forskningsområdet.
AVSIKTEN MED RAPPORTEN är att vara
tt hjälpmedel för programmerare och
projektörer inom universitets- och
högskoleområdet.
UPPLYSNINGAR genom Christer Olrog, byggnadsstyrelsens
utvecklingsbyrå,
samt
experterna Sigge Ottosson, Karolinska
institutet , och Lennart Olsson, FOA.
UDK 699.887.699.888
UTREDNING OM ELEKTROMAGNETISK SKÄBMNING
Stockholm 1972
(Byggnadsstyrelsen, KBS-rapport nr 54)
Distribution
: Svensk Byggtjänst
Box 1403, 111 84 Stockholm
Telefon
08/24 28 60
Sammanfattning
av KBS-rapport 54
..
T OM ELEKTROMAGNETISK
S KÄF TING
Varför behövs skärmni
Elektromagnetisk avsking
två skäl.
fordras av
För att skärma instrument och mätutrustningar , vilkas funktion på-.
verkas av externa störkällor.
För att reducera
intern,
utstrålad
eller ledningsbunden störenergi,
alstrad av vissa apparater.
Skärmning är nödvändig
för att undertrycka
( dmpa) icke önskvärda signaler,
utstrålande eller ledningsbundna, till
en nivå som icke påverkar känslig elektronisk utrustning . Det kan ibland vara
svårt att påvisa en ytterst svag signal
i närvaro av störningar med mångfallt
högre nivå än signalen själv.
Störkällor förekommer till sin karaktär
som störkällor
med övervägande
elektrisk
komponent , magnetisk komponent eller
planvågskomponent.
Erforderlig dämpning och vilka frekven-»
ser som måste avskärmas beror helt av
data och störningsk"uslighet hos den
använda elektroniska utrustningen. När
man undersökt utrustningens störkånslighet, d v s den störnivå som kan tilllåtas på ingången hos den elektroniska
utrustningen utan att detekteringen av
informationsbärande signaler allvarligt
äventyras, bör man undersöka störfältet med avseende
på frekvens,
fältstyrka
och karaktär.
Behov och utformnin av skärmni
inom
b
nader för s 'ukvård och medicinskbiolo isk forskni
Vid planering av lokaler för sjukvård
ocb/eller
medicinska-biologisk
forskning,
framförs
ofta krav på skärmning . Anledningen är att man där i forskningsoch
utvecklingssyfte planerar att utföra
högkänsliga elektrofysiologiska mätningar av olika bioelektriska fenomen,
eller att man i sjukvårdssyfte skall
utföra rutinregistreringar av bl a
EEG (elektroencefalografi), EMG (elektrornyografi)och EKG (elektrokardiografi).
KBS-ANVISNINGAR
DATUM
NR
1
Regler för yt och volymberäkning
2
3:3
4
5
Rumsbeskrivningar 1965
Gränsdragningmellan anslag för byggn, inredn och utrustn
Kodningsplan
Erfarenhetsåterföring
5 A
Tillägg till anvisning nr 5 Erfarenhetsåterföring
6
7
Kalkylering och kostnadsstyrning av projekt
Projekteringsanvisningar1967
7 A
8
Detaljanvisningar till kap 2
Tillägg nr 1 till detaljanvisningar
Tillägg nr 2 till detaljanvisningar
Tillägg nr 3 till detaljanvisningar
Ändringar o komp ) av projanvisningar
Installation av teletekniska anläggningar
9:2 Myndigheter och samrådsinstanser vid projektering
Normer för kontorsbyggnader
10
10 A Klimatplanering i kontorslokaler
11
12
Vägbeläggningar och kantstöd av asfaltbetong
Lärosalar för högre utbildning
13
Toaletter och kapprum
14
Märkning av rörledningar och uttag för vatten , gas o luft
15
16
Normerför laboratoriebyggnader
Tillämpning av svensk standard
17
18
19
Lägeskodning
Anvisningar betr utbyggnadsplaner
Gränsdragning mellan anslag för byggn , inredn och utrustn
20:1
21
Förekomst av heltäckande textilmattor
Y-skruven
22
24
Typritningar gällande polishus
Gasolinstallationer
Beskrivningsexempel
1:3
2:2
3:1
4:2
5:2
6:1
7:1
mars
mars
Juni
sept
dec
okt
apr
apr
dec
juni
sept
nov
aug
apr
mars
jan
sept
66
66
70
66
68
69
67
67
67
68
68
71
69
67
72
68
71
ANM
proj• u byggskedena
bilaga 2 till anvisning 7
ersanv 9 apr 67
provisorisk anvisning
mars
apr
febr
dec
apr
dec
dec
dec
68
69
69
68
70
69
70
69
juni
70
fastighetsförvaltningen
juli
apr
sept
juni
72
72
71
72
ers nr 20
Tidigare nr
till KBS- anvisning nr 7
Byggnads- och anläggningsbeskrivn för nyb, bygghand)
Byggnads- och anläggningsbeskrivn för nyb, huvudhandl
D:o BDC-kodad entreprenad, bygghand)
VVS-beskrivning, kapitel A och B, bygghandl
El-beskrivning, bygghandl
Rivningsbeskrivning, bygghand
Pålning med stödpålar av betong
juni
69
ers utgåva maj 68
apr
68
ers utgåva maj 67
17 A + 2 A
okt
maj
maj
aug
maj
68
68
68
68
71
upplagan slut
ers utgåva nov 1967
ers utgåvaapr 1967
18 C + 3 C
21
24:1 + 15:1
33
ers exempel 1:3 A
KBS-RAPPORTER
NR1)
1:2
6:2
8
9
KBS normaldragskåp
Kemisk o termisk resistens f vissa laboratoriebänkmaterial
Dimensionering av lab för 1- och 2-betygskurser i kemi
Provning av dragskåpsventilation
10
Byggprocess och verksplanering
10:2
11
11 E
12
12 E •
13:3
13:3A
14
15
16
16 E
17
18
19
21
22
23
24
25
26
27
30
Byggprocessen
Seminarierum, hörsalar, audivisuella hjälpmedel
Seminar Rooms Lecture Halls and Audio -Visual Aids
Kontorshusutredning 1966
Office Buildings Investigation 1966
Produkt och resursdata
Produkt- och resursdata: kostnadsuppskattningar och anbud
Byggkostnadsindex 63
Slutnafångvårdsanstalter
Byggnaderför högreutbildningoch forskning
Buildings for Higher Education and Research
Byggherreuppgiften. Referat från 5 :te NKS-konferensen
Provhus för med fak i Uppsala. Delrapport 1
BZ-metodens användning för beräkning av allmänbelysning
Elementbyggda
trähus
Monteringsfärdiga lätta mellanväggar i torr konstruktion
Lätta mellanväggarav gipsskivor på stålreglar
Undertak
Utbyggnadsplaner
Arbetsboxför mikrobiologiskaarbeten
Aktuell byggkostnadsindex
Underhållskostnadsindex 63
DATUM
ANM
juni
juni
juni
apr
sept
68
67
66
67
66
2)
2)
sept
66
särtryck ur rapport 10
nov
maj
febr
66
67
67
engelskt sammandrag av rapport 11
nov
67
engelskt sammandrag av rapport 12
aug
69
2)
aug
69
intern upplaga
apr
sept
maj
sept
maj
sept
dec
febr
mars
mars
mars
nov
apr
67
69
67
67
67
67
67
68
68
68
68
69
70
dec
68
engelskt sammandrag av rapport 16
utkommer
3 ggr/år
Fortsättning på omslagets sida 3
1) Ej upptagna rapporter har utgått
2) Ersätter tidigare utgåva
KSS-anvisningar, KBS rapporter och byggnadsstyrelsens övriga publikationer försäljs av Allmänna Förlaget AB, Stockholm, Svensk Byggtjänst AB,
Stockholm , Skånsk Byggtjänst, Malmö, Byggcentrum i Göteborg AB, Göteborg, Norrlands Byggtjänst, Umeå samt bokhandeln,
54
BYGGNADSSTYRELSEN:
BYGGANDE
OCH
UTREDANDE
FÖRVALTANDE
PROJEKTERANDE
VERKSAMHET
UTREDNINGOM
ELEKTROMAGNETISK
SKÄRMNING
rappor
NUMMER54
MARS1972
ERS
ELEKTROMAGNETISK SKÄRMNING