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准备者的法拉第笼,以防万一……

标题:生存狂必备:法拉第笼的构建与应用

正文:

你可能会想构建一个法拉第笼(也叫法拉第屏蔽、射频笼或者电磁场笼),为什么呢?其中一个常见原因是用于各种测试目的。
我以前工作的公司工程部门就有一个,大到能在里面走动,里面还有工作台。
很多行业都会用到它。

在生存狂准备群体中还有一个常见原因,那就是“以防万一”。
为了在发生电磁脉冲(EMP)时保护特定的电子设备。
虽然希望这种情况极不可能发生,但好几个国家都有可用于战争的电磁脉冲武器。
所以从逻辑上讲,在这种疯狂情况万一真的发生时,采取一些预防措施是合理的。
虽然在电磁脉冲事件发生后首先会有更大的担忧(暂且不说这个),但之后有一些设备会很有用,比如手持双向对讲机、业余无线电设备、便携式电池供电的短波收音机等,有很多实用的东西都会派上用场。
但这不是本文的目的(我有其他文章讲这个话题)。

那么什么是法拉第笼呢?它是由导电材料形成的封闭体,或者是由这种材料的网状结构组成。
这个封闭体能够阻挡外部电场。
它的工作原理是使电流沿着并环绕导电材料流动,而不穿过它,这样封闭体外部的各个面就有恒定的电压。
因为电压差是电势的度量,所以空间内不会有电流通过。
法拉第笼之所以能工作,是因为外部电场会使笼内导电材料中的电荷重新分布,从而抵消笼内电场的效果。
法拉第笼是以发明它的科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)命名的,他在1836年发明了这种笼子。

法拉第笼必须接地吗?与很多人认为的相反,法拉第笼不需要接地就能发挥作用。
如果你对这个说法有疑问,可以做些研究(网络搜索)就会发现其中的物理原理。
法拉第笼会把电荷(EMP)留在外面(在那极短的一小段时间直到它消失)。
而接地的法拉第笼会在同样短的一小段时间内把电荷导到地上。
不管哪种情况,内部的电子设备都受到保护(在笼子本身的构建性能范围内)。

注意:当预期用途是在内部操作一个需要良好接地(并且要从输入电源进行适当隔离技术)的电子设备时(例如法拉第封闭房间),法拉第笼会故意接地。

那你能自己制作一个法拉第笼吗?是的,很容易。

我会保持简单,不涉及设计公式、分贝衰减特性等内容,因为概念很简单。
你要找(或者制作)一个全方位导电的封闭体。
生存狂最常用的是普通的镀锌金属垃圾桶及其金属盖。
你唯一要做的就是别让里面的设备碰到桶里的金属(阅读下一段)。
你需要一个绝缘体。
你可以通过多种方式实现。
也许你可以把所有东西放在布袋里,或者厚实的垃圾袋里,把设备放在密封袋里,或者更常见的是,在垃圾桶内部(和底部)衬上硬纸板就可以了。

那你需要给法拉第笼内部做绝缘处理吗?“如果你的法拉第笼是由完美的导体制成并且完全密封的,那么你不需要任何内部非导电衬里来将其与内部物品隔离开。
”为什么呢?因为从技术上讲,法拉第笼外层的外皮会阻挡所有外部信号到达容器的内部表面。
然而,那是在理想情况下。
你自己制作的法拉第屏蔽不会是完美的。
所以,是的,你应该在内部和你的设备之间提供某种隔离措施,以防万一。

我刚刚描述的是一种极简设计。
一个密封良好的镀锌垃圾桶能提供大约50分贝的衰减。
这是否足够保护呢?也许吧,这取决于你的位置(距离EMP源的距离)以及EMP的场强等因素。

相比之下,美国军方要求在10兆赫到1.5吉赫的平面波场中,按照MIL - STD - 125 - 1和 - 2标准,最小EMP加固为80分贝。
分贝是一个复杂的刻度,它是呈对数关系的。
金属垃圾桶法拉第笼和美国军方规格之间的差异是30分贝,这意味着衰减程度是1000倍。

如何获得更多的分贝衰减呢?如果你想要比上述大约50分贝更多的EMP保护,你可以再提升一下。
这都和导电性有关,更好的电气密封缝隙、重叠等。
换句话说,一个完全紧密的导电封闭体将提供比其他情况更多的分贝衰减。

新的镀锌垃圾桶比旧的(可能有盖子配合不好的,有凹痕和划痕的)能提供更好的密封效果。

屏幕材料
这里有个主意……为了让盖子能更好地“电气”贴合,在垃圾桶边缘大约6英寸宽的地方剪一些铝制窗纱,长度和垃圾桶的周长一样。
把金属纱窗纵向对折,然后围绕(并且折叠在上面)垃圾桶的边缘放置。
当你把盖子放在垃圾桶上时,盖子应该能紧紧地盖在纱窗上。
这能确保盖子周边的导电性更好。

导电箔胶带
窗纱的方法可能对于某些特定垃圾桶和盖子的配合来说有点太紧了。
所以,你可以考虑用导电胶带来密封边缘(如上所述)。
当你沿着边缘操作时,胶带可能会起皱,但目的是让盖子和垃圾桶之间的密封更紧密,并且在盖子与垃圾桶的密封处有更好的导电性。
或者,你也可以在把盖子放在垃圾桶上之后,简单地密封盖子的外面。
不过这样你就得切开才能再次打开。

这里有一个铜箔胶带的例子。
你也可以在制作自己的法拉第笼/盒子时使用这种导电胶带,比如密封导电墙的角落(取决于你的材料)等。
它们有1英寸、2英寸或者3英寸宽的产品。

**任何导电封闭体都可以充当法拉第笼。
所有接缝处金属之间的接触很重要。
**

其他常见的自制法拉第笼的想法包括饼干罐、爆米花罐、弹药罐(要注意橡胶垫圈可能会影响密封)、外部衬有厚铝箔的纸箱(要注意不要撕裂)、里面放着设备的铝箔包裹的密封袋等。
你知道是什么意思了吧?

这里有一个常见问题:微波炉是EMP的好法拉第笼吗?
答案:不是。

为什么呢?虽然微波炉对于微波炉频率(2.45吉赫)来说是非常好的法拉第笼,但它在衰减EMP相当宽频谱内的其他频率方面做得不够好。

引用:https://modernsurvivalblog.com/emp/building-a-faraday-cage/
原文: https://s4.tttl.online/blog/1736064269/
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