一種抗磁感應(yīng)耦合信號(hào)電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信電纜領(lǐng)域，尤其是設(shè)及在強(qiáng)、弱電復(fù)雜電磁環(huán)境下使用的一種抗 磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的電氣化設(shè)備被運(yùn)用在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中。設(shè)備的使用 過程中離不開各種電纜之間的相互配合，然而設(shè)備的緊密化對(duì)電纜的排布提出了很大的要 求，各種電纜緊密布線甚至表現(xiàn)為電纜束的形式，不同的電纜工作時(shí)容易在小空間內(nèi)產(chǎn)生 一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境，造成一些平行布線電纜之間相互干擾。
[0003] 由于不同的電纜之間傳輸能量不同，電力電纜中在工作中主要傳輸大能量的電 能，而信號(hào)電纜工作時(shí)主要傳輸?shù)牡湍芰康娜蹼娦盘?hào)。當(dāng)電力電纜和信號(hào)電纜平行布線時(shí)， 容易形成一個(gè)強(qiáng)電信號(hào)對(duì)弱電信號(hào)的干擾。強(qiáng)電信號(hào)對(duì)弱電信號(hào)造成的電磁干擾包括電場(chǎng) 干擾、高頻磁場(chǎng)W及低頻磁場(chǎng)的干擾，而一般的信號(hào)電纜在電場(chǎng)干擾W及高頻磁場(chǎng)的屏蔽 表現(xiàn)的十分優(yōu)異，卻對(duì)低頻磁場(chǎng)的屏蔽效果甚微。由麥克斯韋理論可W知道強(qiáng)電信號(hào)產(chǎn)生 的低頻磁場(chǎng)易在信號(hào)電纜上發(fā)生磁禪合干擾，在信號(hào)電纜上感生出一定強(qiáng)度的感生電動(dòng) 勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)容易造成一些弱電信號(hào)在信號(hào)電纜的傳輸過程中發(fā)生誤碼或失真，影響系 統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，開發(fā)一種抗磁感應(yīng)禪合的信號(hào)電纜可W大大保護(hù) 好弱電信號(hào)在強(qiáng)電信號(hào)產(chǎn)生的磁禪合環(huán)境下的傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的低磁屏蔽問題，本發(fā)明提出了一種采用特殊金屬屏蔽 層結(jié)構(gòu)W及使用方法的抗磁感應(yīng)禪合的信號(hào)電纜，主要運(yùn)用在磁場(chǎng)干擾嚴(yán)重的復(fù)雜電磁環(huán) 境的情況下。
[0005] 在信號(hào)電纜工作時(shí)，周圍的電力電纜會(huì)對(duì)其產(chǎn)生電磁干擾。電力電纜中的交變電 流容易在空間中產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜造成磁禪合干擾。而由法拉第電磁感應(yīng)定律
，其中終"^%磁通量，可W知道減小磁禪合干擾可W通過減小磁通量的途徑而實(shí) 現(xiàn)。而由*dS，其中S為回路面積，B為磁通密度。因此可W通過減少S和B減小磁禪合 干擾。
[0006] -種抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜，其特征在于：由內(nèi)到外依次為忍線、絕緣層、導(dǎo)電層、 絕緣層、磁屏蔽層，外護(hù)套。一種抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜，其特征在于，磁屏蔽層材料為相對(duì) 磁導(dǎo)率iir為200-200000的軟磁合金。本發(fā)明信號(hào)電纜對(duì)外界磁場(chǎng)禪合干擾具有屏蔽效果， 外界磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜禪合干擾電動(dòng)勢(shì)值通過下式得出：
[0007] 在未使用磁屏蔽層時(shí)外界磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜禪合干擾電動(dòng)勢(shì)大小為：
[0009] y〇表示真空磁導(dǎo)率，Hi為未使用磁屏蔽層時(shí)的外界磁場(chǎng)強(qiáng)度，S表示信號(hào)回路面積。
[0010] 在使用磁屏蔽層后外界磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜的禪合干擾電動(dòng)勢(shì)大小則為：
[0012] Wr表示磁屏蔽層相對(duì)磁導(dǎo)率，h表示磁屏蔽層的厚度，D表示磁屏蔽層所包覆的半 徑。
[0013] 通過減小磁屏蔽層所包覆的半徑D;增大磁屏蔽層材料的iir和厚度h，可W獲得好 的屏蔽效果。
[0014] 進(jìn)一步，磁屏蔽層材料的厚度可W通過上述V2表達(dá)式反推得出，根據(jù)常用工作下 磁場(chǎng)干擾環(huán)境W及限定最小禪合干擾電動(dòng)勢(shì)V2采用磁屏蔽層厚度為5~IOOwii的連續(xù)薄膜 帶，或纖維直徑為5~IOOwii的纖維金屬編織網(wǎng)。
[0015] 進(jìn)一步說，在使用過程中，將高電導(dǎo)率結(jié)構(gòu)層一端與導(dǎo)體忍線與負(fù)載相串聯(lián)，構(gòu)成 信號(hào)回路，外層的高磁導(dǎo)率結(jié)構(gòu)層對(duì)信號(hào)回路產(chǎn)生低頻磁場(chǎng)屏蔽。
[0016] 進(jìn)一步說，金屬屏蔽層應(yīng)為高磁導(dǎo)率材料結(jié)構(gòu)層在外層，并需要對(duì)信號(hào)回路進(jìn)行 包覆，防止出現(xiàn)漏磁等影響磁屏蔽的情況出現(xiàn)。
[0017] 本發(fā)明中，采用特殊金屬屏蔽層結(jié)構(gòu)主要是因?yàn)椋焊邔?dǎo)電率結(jié)構(gòu)層可W有效的對(duì) 電場(chǎng)禪合W及高頻磁場(chǎng)禪合進(jìn)行抑制，且能有效地減少信號(hào)回路的面積;而高磁導(dǎo)率材料 可W有效的對(duì)低頻磁場(chǎng)進(jìn)行磁分路而產(chǎn)生抑制效果。
[0018] 本發(fā)明通過采用W上技術(shù)方案，達(dá)到W下有益效果。
[0019] 1.可W有效地對(duì)電磁干擾起到屏蔽效果，保證弱電信號(hào)傳輸。
[0020] 2.運(yùn)用范圍廣，可W在復(fù)雜電路環(huán)境下使用。
[0021] 3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)方便。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0023] 圖1為本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的磁屏蔽結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的忍線、高電導(dǎo)率材料和負(fù)載串聯(lián)示意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的信號(hào)回路屏蔽示意圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明高磁導(dǎo)率材料分流磁通示意圖。
[0027] W上圖中為：1、導(dǎo)體忍線，2和4、絕緣層，3、導(dǎo)電層，5、磁屏蔽層，6、外護(hù)套，7、磁 通，8,負(fù)載，斜線表示信號(hào)回路面積，陰影表示信號(hào)回路受到的磁場(chǎng)干擾，D、磁屏蔽層所包 覆的半徑，h、磁屏蔽層的厚度。
[0028] 具體實(shí)施形式
[0029] 在圖1所示的抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的磁屏蔽結(jié)構(gòu)圖中，1為導(dǎo)體忍線，保證信號(hào) 的傳輸;金屬屏蔽層包括3和5，分別為高導(dǎo)電率材料屏蔽層和高磁導(dǎo)率屏蔽層。2為忍線1與 屏蔽層3之間的絕緣層;4為屏蔽層3和5之間的絕緣層。
[0030] 圖2為抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的磁屏蔽原理圖?？蒞看到導(dǎo)體忍線1和高導(dǎo)電率材 料屏蔽層3和負(fù)載8構(gòu)成了信號(hào)回路。
[0031] 圖3為本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的信號(hào)回路屏蔽示意圖。（1)為未屏蔽信號(hào)電 纜忍線信號(hào)回路受到的磁場(chǎng)干擾；（2)為使用導(dǎo)電層與忍線構(gòu)成信號(hào)回路時(shí)，由于大大的減 小了回路面積，則此時(shí)回路中的感應(yīng)干擾電壓變小，但是在較長(zhǎng)回路中仍然存在很大的感 應(yīng)干擾；（3)為在本發(fā)明電纜的屏蔽效果圖，由于磁屏蔽層的分流磁通作用，對(duì)(2)中仍然存 在的磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，形成理想的抗磁感應(yīng)禪合效果。
[0032] 圖4為磁屏蔽層分流磁通示意圖。當(dāng)信號(hào)電纜實(shí)際工作中，如未使用磁屏蔽層5,則 外界干擾磁場(chǎng)會(huì)在信號(hào)回路中產(chǎn)生干擾，表現(xiàn)為在回路中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)會(huì) 對(duì)信號(hào)電纜中傳輸?shù)脑既蹼娦盘?hào)造成干擾從而影響回路中的信號(hào)傳輸，造成信號(hào)的誤碼 或失真。圖4中所示的磁屏蔽原理則為具有磁屏蔽層5可W對(duì)外界磁場(chǎng)產(chǎn)生磁旁路作用，磁 通7將集中在磁屏蔽層5的低磁阻磁通路內(nèi)，減少干擾磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)回路的干擾，保證電信號(hào) 在信號(hào)回路內(nèi)正常的進(jìn)行傳輸。
[0033] 本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜的使用方法為:使用時(shí)導(dǎo)電層3需要與導(dǎo)體1串聯(lián)構(gòu) 成一個(gè)信號(hào)回路，而磁屏蔽層5作為一個(gè)磁屏蔽層，在信號(hào)回路外圍包覆形成低頻磁分路。 運(yùn)樣大大減小外界干擾磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜的磁禪合干擾。
[0034] 實(shí)例說明
[0035] 分別使用常規(guī)信號(hào)電纜、采用了本發(fā)明抗磁感應(yīng)禪合結(jié)構(gòu)的信號(hào)線形成回路，回 路對(duì)應(yīng)編號(hào)回路1、回路2?；芈分械碾娎|長(zhǎng)都為0.5m，其中接地面高度為2.4cm，回路2的忍 線與高電導(dǎo)率材料的距離為3mm，高磁導(dǎo)率材料的包覆半徑為4.5mm。回路2中高磁導(dǎo)率材料 為非晶化-Si-Al材料，相對(duì)磁導(dǎo)率為2*10 4,高電導(dǎo)率材料為銅編織層，其電導(dǎo)率為58MS/m。 回路附近存在干擾電力線，頻率為50化。調(diào)節(jié)不同的干擾電力線的電流值，大小為0-10A，測(cè) 量信號(hào)回路中的感生電動(dòng)勢(shì)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0036] 表1
[0037]
[0038] 可W得出抗磁感應(yīng)禪合結(jié)構(gòu)具有很好的抗磁感應(yīng)性能，因此可W運(yùn)用于具體的信 號(hào)電纜的實(shí)際磁感應(yīng)禪合情況中。
[0039] 本發(fā)明電纜所采用的屏蔽方式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于加工制作。同時(shí)在保證一般信號(hào) 電纜的抗電磁干擾的性能下還特別具備低頻磁場(chǎng)的抗磁感應(yīng)禪合性能，可W滿足復(fù)雜電磁 環(huán)境下的信號(hào)傳輸要求。
[0040] 本發(fā)明的保護(hù)并不局限于W上所述，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，凡根據(jù)本 發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行修改或等效替換，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜，其特征在于：由內(nèi)到外依次為忍線、絕緣層、導(dǎo)電層、絕 緣層、磁屏蔽層、外護(hù)套。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜，其特征在于:磁屏蔽層材料為相 對(duì)磁導(dǎo)率μτ為200-200000的軟磁合金； 信號(hào)電纜禪合干擾值通過下式得出： 在未使用磁屏蔽層時(shí)外界磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜的禪合干擾電動(dòng)勢(shì)為：μ〇表示真空磁導(dǎo)率，Hi為未使用磁屏蔽層時(shí)的外界磁場(chǎng)強(qiáng)度，S表示回路信號(hào)面積； 在使用磁屏蔽層時(shí)外界磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜的禪合干擾電動(dòng)勢(shì)則為：Wr表示磁屏蔽層相對(duì)磁導(dǎo)率，h表示磁屏蔽層的厚度，D表示磁屏蔽層所包覆的半徑； 磁屏蔽層材料的厚度通過W上V2表達(dá)式反推得出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗磁感應(yīng)禪合信號(hào)電纜，其特征在于:采用磁屏蔽層厚度 為5~100M1的連續(xù)薄膜帶，或纖維直徑為5~100M1的纖維金屬編織網(wǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗磁感應(yīng)耦合的信號(hào)電纜，由內(nèi)到外依次為芯線、絕緣層、導(dǎo)電層、絕緣層、磁導(dǎo)率屏蔽材料和外護(hù)套。本發(fā)明電纜除了具備其他信號(hào)電纜的抗電磁屏蔽性能外，還具有低頻抗磁感應(yīng)耦合的性能，滿足寬頻下抗磁感應(yīng)耦合的使用，能有效的防止外界電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)電纜的干擾。該電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，性能優(yōu)良，可以滿足在復(fù)雜電磁場(chǎng)環(huán)境中的使用要求，運(yùn)用范圍極寬。
【IPC分類】H01B11/10, H01B11/00
【公開號(hào)】CN105575543
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610125859
【發(fā)明人】王群, 胡濤春, 黃靖宇, 唐章宏, 周東偉, 王澈, 瞿志學(xué)
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年3月6日