雙絞／屏蔽應(yīng)用實(shí)例

電磁干擾

在去年夏天炎熱的，費(fèi)城郊外的一家制造工廠里， 暖通空調(diào)安裝人員正在準(zhǔn)備測(cè)量他們所安裝的設(shè)備的制 冷。 他們將一只熱電偶探頭插入一根嶄新空調(diào)風(fēng)管 中，這是*重新設(shè)計(jì)的制冷系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)將 使工廠悶熱的環(huán)境成為歷史。

暖通空調(diào)工作組期待著儀表讀數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于90ºF的環(huán)境溫 度。但他們卻得到了超出預(yù)計(jì)的數(shù)值。溫度儀表的LED 閃爍著999.9的數(shù)字。

“肯定不對(duì)，”工作組中的一名新員工盯著溫度儀表 大喊到。一名經(jīng)驗(yàn)更豐富的同事卻沒(méi)有如此疑惑。他很 快發(fā)現(xiàn)熱電偶線通路太靠近空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)了。溫度儀 表不只是讀取了探頭感應(yīng)到的熱量。由于壓縮機(jī)沖擊未 屏蔽的熱電偶線造成了電磁干擾，所以?xún)x表會(huì)處于混亂 狀態(tài)。

大多數(shù)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生這樣的電磁干擾(EMI)或噪聲，稱(chēng)為 射頻干擾(RFI)。許多其它電氣裝置也或多或少地產(chǎn)生電 磁干擾。在家里，電磁干擾源包括變光開(kāi)關(guān)（產(chǎn)生起警 告作用的嗡嗡聲）、屋頂風(fēng)扇、電動(dòng)跑步機(jī)一類(lèi)運(yùn)動(dòng)器 械和微波爐。（早期微波爐的電磁干擾泄漏對(duì)裝有心臟 起搏器的人構(gòu)成危險(xiǎn)，但當(dāng)今政府對(duì)泄漏的嚴(yán)格限制以 及已成為心臟起搏器標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽導(dǎo)線大大降低了這種擔(dān) 憂。）

在工廠車(chē)間中，點(diǎn)焊機(jī)、弧焊機(jī)和感應(yīng)焊機(jī)一類(lèi)產(chǎn)生火 花的機(jī)械會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)車(chē) 床和銑床、由大電機(jī)驅(qū)動(dòng)的其它設(shè)備、高亮度燈、繼電 器和對(duì)講機(jī)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。于*的 手機(jī)，它所發(fā)射的低等級(jí)能量可能不會(huì)影響費(fèi)城工廠中 使用的那一類(lèi)熱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

可阻止該工廠中儀表謬誤讀數(shù)的是雙絞/屏蔽熱電偶線或 電纜 – 它們是抗電磁干擾的有效的線材。

“屏蔽雙絞線是一個(gè)良好的開(kāi)端，因?yàn)闇囟葍x表中的導(dǎo) 線如果不加以，會(huì)起到天線的作用，”OMEGA工 程部長(zhǎng)期負(fù)責(zé)電磁干擾問(wèn)題的Frank Welsh說(shuō)。 “熱電偶探頭設(shè)計(jì)用于感應(yīng)溫度，而不是電磁輻射。問(wèn) 題出在熱電偶電路會(huì)收集無(wú)關(guān)的信息，或者噪聲，并將 其傳送給儀表。”

在新澤西州布里奇波特市的OMEGA制造工廠，Welsh 負(fù)責(zé)管理消聲室，這是一個(gè)非常安靜的厚壁實(shí)驗(yàn)室，墻 壁上覆蓋著成千上萬(wàn)塊尖角泡沫隔音板。隔音板吸收電 磁波，使技術(shù)人員能夠嚴(yán)格地控制Omega制造的溫度儀 表、壓力傳感器和其它裝置的測(cè)試。

布里奇波特工廠也是OMEGA生產(chǎn)雙絞/屏蔽熱電偶線的 地方 – 產(chǎn)量比其它任何工廠都大。通過(guò)屏蔽，熱電偶線 起天線作用的地方縮小到一個(gè)小點(diǎn)，是探頭。在 情況下甚探頭也需要屏蔽，雖然很可能會(huì)以將讀數(shù)時(shí) 間從幾毫秒延長(zhǎng)到幾秒為代價(jià)。根據(jù)OMEGA專(zhuān)家的觀 點(diǎn)，在傳感裝置上使用雙絞/屏蔽熱電偶線可將電磁干擾 降低500到1000倍，幾乎能解決大多數(shù)應(yīng)用中的問(wèn)題。

“無(wú)論是用作措施還是解決已知噪聲問(wèn)題，雙絞/ 屏蔽線都代表著一種經(jīng)濟(jì)型現(xiàn)場(chǎng)安裝解決方案，”布里 奇波特工廠副總裁和工廠Jim Ferguson說(shuō)。在接 到傳感器的導(dǎo)線長(zhǎng)于幾英尺時(shí)，以及較大的電機(jī)有干 擾傳感器讀數(shù)的威脅時(shí)，OMEGA使用雙絞/屏蔽 線。“我們工廠的探頭組件中使用的導(dǎo)線都是我們自 己生產(chǎn)的，因此您可以相信我們?cè)谧袷馗叩臉?biāo) 準(zhǔn)，”Ferguson補(bǔ)充道。

OMEGA的標(biāo)準(zhǔn)雙絞/屏蔽熱電偶線由PVC絕緣的、帶 ANSI或IEC色標(biāo)的線芯組成，線芯與鍍錫銅排擾線絞 合在一起，再用鍍鋁聚酯帶纏繞。纏繞層上再覆蓋一層 PVC。鍍鋁聚酯帶和排擾線用于阻止電磁干擾，PVC用 于防潮、防化學(xué)腐蝕、抗磨損、抗紫外線。有些制造商 只用聚乙烯進(jìn)行絕緣，OMEGA還提供用于應(yīng)用的聚 四氟乙烯絕緣。為達(dá)到耐用性和柔軟性，可采用不 銹鋼和鍍錫銅編織屏蔽層，用鍍錫銅電屏蔽。 長(zhǎng)度范圍從25英尺的方便線軸到10000英尺。

“制造電纜時(shí)，我們非常注重細(xì)節(jié)，”負(fù)責(zé)OMEGA元件 制造分部OEM銷(xiāo)售的Robert Lesutis說(shuō)：“我們?cè)诮g合 時(shí)將地線加在線芯之間的空隙中。我們的電纜制造是獨(dú) 一無(wú)二的，因?yàn)閷⒌鼐€與線芯絞在一起，而非只將其附 在線芯面上。”

OMEGA還制造、儲(chǔ)存和供應(yīng)在探頭和儀器連接處屏蔽 電氣噪聲的產(chǎn)品，包括HGKMQSS系列低噪聲熱電 偶探頭和高溫標(biāo)準(zhǔn)連接器HFSTW-K-M，該連接器 抑制電磁干擾的鋅鐵氧體芯。公司還生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)GST和微 型GMP低噪聲連接器，可方便地線與探頭和延長(zhǎng)線的 連接。

對(duì)雙絞/屏蔽線的大需求可能來(lái)自使用大型自動(dòng)化設(shè)備 的制造商，如計(jì)算機(jī)芯片制造商或設(shè)備生產(chǎn) 商。這些操作需要穩(wěn)定地反饋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，它們也會(huì)產(chǎn)生 很高的電磁干擾等級(jí)。過(guò)去主要在實(shí)驗(yàn)室中收集制造數(shù) 據(jù)，這是從電磁方面講相對(duì)安靜的環(huán)境。但現(xiàn)在，對(duì)于 那些能夠噪聲的能干之人來(lái)說(shuō)，工廠車(chē)間本身可 以成為一間充滿(mǎn)信息的實(shí)驗(yàn)室。

用雙絞/屏蔽線的傳感器在航天應(yīng)用中也很普遍，在 這類(lèi)應(yīng)用中，持續(xù)暴露于電磁干擾是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。例如： 在空間探索和衛(wèi)星通信中，如果這些應(yīng)用所需的、

靈敏電子裝置沒(méi)有電磁 干擾屏障，宇宙射線（ *頻率的電磁波）將 會(huì)肆虐。

電流信號(hào)相對(duì)較抗電磁 干擾，與電壓信號(hào)相比， 電流信號(hào)可以傳輸很長(zhǎng) 的距離。因此，對(duì)于噪 聲很大的應(yīng)用，可以選 擇在惡劣的環(huán)境中從電 壓轉(zhuǎn)為電流，例如使用 雙絞/屏蔽線結(jié)合信號(hào) 調(diào)節(jié)器，如OMEGA的 iDRN/iDRX系列變送 器中的一種，安裝在 35 mm DIN導(dǎo)軌上。該系列中的所有型號(hào)的設(shè)計(jì)都可直 接與各種傳感器一起工作，而且一般不需要額外元件。