低噪音线缆定义:在弯曲、震动、冲击、温度变化等外界因素作用下,电缆本身产生的脉冲信号小于5MV的电缆称为低噪音电缆,也称为防震仪表电缆,其在工业、医学、国防等多个领域微小信号的测量方面广泛应用。但在实际应用中,工业生产对电缆的噪声需求需要缩减到0.2MV以内,故低噪音电缆无论是对线缆的生产工艺还是材料的选取均有严格的要求。上海红业特种线缆独立研发生产的低噪音线缆性能已提升至国内头部水平。
电缆噪音产生的主要机理:
介质之间的摩擦导致的电荷积聚及释放所导致的噪音产生的主要因素,当线缆遭到外力时,其绝缘介质与导体间产生相对位移引起摩擦,在两者接触表面形成微腔囊,并在两者表面积聚极性相反的电荷。导体表面的电荷很快沿着导体流动释放,形成电噪音。当绝缘介质与导体再次接触时,绝缘介质上积聚的电荷也将沿着导体流动释放,从而产生一极性相反的电噪音。
除了摩擦导致的电荷积聚及释放所致的噪音外,还有其他一些因素会导致噪音的产生,如电缆材料的热效应(有资料显示,在只用环境温度小于200度时,热噪音可以忽略)、电缆材料的压电效应,设辐射电缆的噪音等,相比摩擦导致的噪音,这些因素影响程度很小,所以在实践中,重点关注摩擦导致的电荷积聚及释放所致的噪音及如何消除。
电噪声电荷和标准电缆的最本质的区别是低噪声电缆的绝缘层加上一层特殊的导电层。半导电层大大减小了由于电缆运动导致的屏蔽层与中心导体摩擦产生的静电。这一现象被称为“摩擦生电效应”。 当电缆没有连接到任何设备上或者电缆连接到一个高阻抗设备上时,可能会产生大量的静电荷。当使用电荷输出型压电加速度计时,加速度计的阻抗通常是G欧级别,电荷放大器的输出阻抗也是非常大的,此时若电缆运动或者电缆弯曲就会产生一个很大的静电电压。 由于高阻抗,没有合适的路径将电荷排放掉,从而可能会导致获得振动数据损坏。
在电缆的设计和工艺上如何实现低噪音?
实现低噪音,就要针对上述机理采取的对应措施:
一为减少导体与绝缘间的摩擦,通常增加内导体与芯线绝缘之间的附着力来减少内导体与绝缘间的摩擦。
一是减少电荷的积聚与释放,在外导体(编织,缠绕)与芯线绝缘之间增加半导电层是通用的做法,让摩擦产生的电荷没有办法大量集聚。
低噪音电缆在传感器中的应用
低噪音电缆在传感器中的运用极为广泛,主要涉及以下几个原因:
1.信号精度和可靠性要求:传感器输出的信号通常很微弱,一般在几十微伏至几十毫伏之间。使用低噪音电缆可以有效抑制信号衰减,确保信号传输的精确性和可靠性。
2.抗干扰性能要求:传感器应用的运算放大器和比较器必须具有低噪音和抗干扰性能。外部噪声干扰可能导致误动作,影响系统的正工作。低噪音电缆有蒴于避免外部噪声对信号的影响。
3.EMC(电磁兼容性)要求:低噪声电缆有助于提高系统的电磁兼容性,减少电磁干扰对传感器系统的影响。随着传感器应用越来越多,对传感器的精度要求也越来越高,低噪音线缆作为高精高端传感器信号传输的重要组成部分,也必然会越来越受到重视。
