[發明專利]一種抗磁感應耦合信號電纜

有效

• 申請號: 201610125859.4
• 申請日: 2016-03-06
• 公開（公告）號: CN105575543B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王群;胡濤春;黃靖宇;唐章宏;周東偉;王澈;瞿志學
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01B11/00
• 分類號: H01B11/00;H01B11/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明公開了一種抗磁感應耦合的信號電纜，由內到外依次為芯線、絕緣層、導電層、絕緣層、磁導率屏蔽材料和外護套。本發明電纜除了具備其他信號電纜的抗電磁屏蔽性能外，還具有低頻抗磁感應耦合的性能，滿足寬頻下抗磁感應耦合的使用，能有效的防止外界電磁場對信號電纜的干擾。該電纜結構簡單，制作容易，性能優良，可以滿足在復雜電磁場環境中的使用要求，運用范圍極寬。

技術領域

本發明屬于通信電纜領域，尤其是涉及在強、弱電復雜電磁環境下使用的一種抗磁感應耦合信號電纜。

背景技術

隨著經濟的快速發展，越來越多的電氣化設備被運用在經濟建設中。設備的使用過程中離不開各種電纜之間的相互配合，然而設備的緊密化對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為電纜束的形式，不同的電纜工作時容易在小空間內產生一個復雜的電磁環境，造成一些平行布線電纜之間相互干擾。

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，而信號電纜工作時主要傳輸的低能量的弱電信號。當電力電纜和信號電纜平行布線時，容易形成一個強電信號對弱電信號的干擾。強電信號對弱電信號造成的電磁干擾包括電場干擾、高頻磁場以及低頻磁場的干擾，而一般的信號電纜在電場干擾以及高頻磁場的屏蔽表現的十分優異，卻對低頻磁場的屏蔽效果甚微。由麥克斯韋理論可以知道強電信號產生的低頻磁場易在信號電纜上發生磁耦合干擾，在信號電纜上感生出一定強度的感生電動勢，感生電動勢容易造成一些弱電信號在信號電纜的傳輸過程中發生誤碼或失真，影響系統的正常運行，甚至發生嚴重事故。因此，開發一種抗磁感應耦合的信號電纜可以大大保護好弱電信號在強電信號產生的磁耦合環境下的傳輸。

發明內容

為了解決背景技術中存在的低磁屏蔽問題，本發明提出了一種采用特殊金屬屏蔽層結構以及使用方法的抗磁感應耦合的信號電纜，主要運用在磁場干擾嚴重的復雜電磁環境的情況下。

在信號電纜工作時，周圍的電力電纜會對其產生電磁干擾。電力電纜中的交變電流容易在空間中產生強磁場對信號電纜造成磁耦合干擾。而由法拉第電磁感應定律其中為磁通量，可以知道減小磁耦合干擾可以通過減小磁通量的途徑而實現。而由其中S為回路面積，B為磁通密度。因此可以通過減少S和B減小磁耦合干擾。

一種抗磁感應耦合信號電纜，其特征在于：由內到外依次為芯線、絕緣層、導電層、絕緣層、磁屏蔽層，外護套。一種抗磁感應耦合信號電纜，其特征在于，磁屏蔽層材料為相對磁導率μ_r為200-200000的軟磁合金。本發明信號電纜對外界磁場耦合干擾具有屏蔽效果，外界磁場對信號電纜耦合干擾電動勢值通過下式得出：

在未使用磁屏蔽層時外界磁場對信號電纜耦合干擾電動勢大小為：

μ₀表示真空磁導率，H₁為未使用磁屏蔽層時的外界磁場強度，S表示信號回路面積。

在使用磁屏蔽層后外界磁場對信號電纜的耦合干擾電動勢大小則為：

μ_r表示磁屏蔽層相對磁導率，h表示磁屏蔽層的厚度，D表示磁屏蔽層所包覆的半徑。

通過減小磁屏蔽層所包覆的半徑D；增大磁屏蔽層材料的μ_r和厚度h，可以獲得好的屏蔽效果。

進一步，磁屏蔽層材料的厚度可以通過上述V₂表達式反推得出，根據常用工作下磁場干擾環境以及限定最小耦合干擾電動勢V₂采用磁屏蔽層厚度為5～100μm的連續薄膜帶，或纖維直徑為5～100μm的纖維金屬編織網。

進一步說，在使用過程中，將高電導率結構層一端與導體芯線與負載相串聯，構成信號回路，外層的高磁導率結構層對信號回路產生低頻磁場屏蔽。