[发明专利]一种抗磁感应耦合信号电缆

说明书

本发明公开了一种抗磁感应耦合的信号电缆，由内到外依次为芯线、绝缘层、导电层、绝缘层、磁导率屏蔽材料和外护套。本发明电缆除了具备其他信号电缆的抗电磁屏蔽性能外，还具有低频抗磁感应耦合的性能，满足宽频下抗磁感应耦合的使用，能有效的防止外界电磁场对信号电缆的干扰。该电缆结构简单，制作容易，性能优良，可以满足在复杂电磁场环境中的使用要求，运用范围极宽。

技术领域

本发明属于通信电缆领域，尤其是涉及在强、弱电复杂电磁环境下使用的一种抗磁感应耦合信号电缆。

背景技术

随着经济的快速发展，越来越多的电气化设备被运用在经济建设中。设备的使用过程中离不开各种电缆之间的相互配合，然而设备的紧密化对电缆的排布提出了很大的要求，各种电缆紧密布线甚至表现为电缆束的形式，不同的电缆工作时容易在小空间内产生一个复杂的电磁环境，造成一些平行布线电缆之间相互干扰。

由于不同的电缆之间传输能量不同，电力电缆中在工作中主要传输大能量的电能，而信号电缆工作时主要传输的低能量的弱电信号。当电力电缆和信号电缆平行布线时，容易形成一个强电信号对弱电信号的干扰。强电信号对弱电信号造成的电磁干扰包括电场干扰、高频磁场以及低频磁场的干扰，而一般的信号电缆在电场干扰以及高频磁场的屏蔽表现的十分优异，却对低频磁场的屏蔽效果甚微。由麦克斯韦理论可以知道强电信号产生的低频磁场易在信号电缆上发生磁耦合干扰，在信号电缆上感生出一定强度的感生电动势，感生电动势容易造成一些弱电信号在信号电缆的传输过程中发生误码或失真，影响系统的正常运行，甚至发生严重事故。因此，开发一种抗磁感应耦合的信号电缆可以大大保护好弱电信号在强电信号产生的磁耦合环境下的传输。

发明内容

为了解决背景技术中存在的低磁屏蔽问题，本发明提出了一种采用特殊金属屏蔽层结构以及使用方法的抗磁感应耦合的信号电缆，主要运用在磁场干扰严重的复杂电磁环境的情况下。

在信号电缆工作时，周围的电力电缆会对其产生电磁干扰。电力电缆中的交变电流容易在空间中产生强磁场对信号电缆造成磁耦合干扰。而由法拉第电磁感应定律其中为磁通量，可以知道减小磁耦合干扰可以通过减小磁通量的途径而实现。而由其中S为回路面积，B为磁通密度。因此可以通过减少S和B减小磁耦合干扰。

一种抗磁感应耦合信号电缆，其特征在于：由内到外依次为芯线、绝缘层、导电层、绝缘层、磁屏蔽层，外护套。一种抗磁感应耦合信号电缆，其特征在于，磁屏蔽层材料为相对磁导率μ_r为200-200000的软磁合金。本发明信号电缆对外界磁场耦合干扰具有屏蔽效果，外界磁场对信号电缆耦合干扰电动势值通过下式得出：

在未使用磁屏蔽层时外界磁场对信号电缆耦合干扰电动势大小为：

μ₀表示真空磁导率，H₁为未使用磁屏蔽层时的外界磁场强度，S表示信号回路面积。

在使用磁屏蔽层后外界磁场对信号电缆的耦合干扰电动势大小则为：

μ_r表示磁屏蔽层相对磁导率，h表示磁屏蔽层的厚度，D表示磁屏蔽层所包覆的半径。

通过减小磁屏蔽层所包覆的半径D；增大磁屏蔽层材料的μ_r和厚度h，可以获得好的屏蔽效果。

进一步，磁屏蔽层材料的厚度可以通过上述V₂表达式反推得出，根据常用工作下磁场干扰环境以及限定最小耦合干扰电动势V₂采用磁屏蔽层厚度为5～100μm的连续薄膜带，或纤维直径为5～100μm的纤维金属编织网。

进一步说，在使用过程中，将高电导率结构层一端与导体芯线与负载相串联，构成信号回路，外层的高磁导率结构层对信号回路产生低频磁场屏蔽。