雙絞／屏蔽應(yīng)用實例

電磁干擾

在去年夏天炎熱的，費城郊外的一家制造工廠里， 暖通空調(diào)安裝人員正在準備測量他們所安裝的設(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)遠遠低于90ºF的環(huán)境溫 度。但他們卻得到了超出預(yù)計的數(shù)值。溫度儀表的LED 閃爍著999.9的數(shù)字。

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

大多數(shù)電機會產(chǎn)生這樣的電磁干擾(EMI)或噪聲，稱為 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關(guān)（產(chǎn)生起警 告作用的嗡嗡聲）、屋頂風(fēng)扇、電動跑步機一類運動器 械和微波爐。（早期微波爐的電磁干擾泄漏對裝有心臟 起搏器的人構(gòu)成危險，但當今政府對泄漏的嚴格限制以 及已成為心臟起搏器標準的屏蔽導(dǎo)線大大降低了這種擔(dān) 憂。）

在工廠車間中，點焊機、弧焊機和感應(yīng)焊機一類產(chǎn)生火 花的機械會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，計算機數(shù)控(CNC)車 床和銑床、由大電機驅(qū)動的其它設(shè)備、高亮度燈、繼電 器和對講機也會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。于*的 手機，它所發(fā)射的低等級能量可能不會影響費城工廠中 使用的那一類熱監(jiān)測系統(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。

“屏蔽雙絞線是一個良好的開端，因為溫度儀表中的導(dǎo) 線如果不加以，會起到天線的作用，”OMEGA工 程部長期負責(zé)電磁干擾問題的Frank Welsh說。 “熱電偶探頭設(shè)計用于感應(yīng)溫度，而不是電磁輻射。問 題出在熱電偶電路會收集無關(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 負責(zé)管理消聲室，這是一個非常安靜的厚壁實驗室，墻 壁上覆蓋著成千上萬塊尖角泡沫隔音板。隔音板吸收電 磁波，使技術(shù)人員能夠嚴格地控制Omega制造的溫度儀 表、壓力傳感器和其它裝置的測試。

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。通過屏蔽，熱電偶線 起天線作用的地方縮小到一個小點，是探頭。在 情況下甚探頭也需要屏蔽，雖然很可能會以將讀數(shù)時 間從幾毫秒延長到幾秒為代價。根據(jù)OMEGA專家的觀 點，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)用中的問題。

“無論是用作措施還是解決已知噪聲問題，雙絞/ 屏蔽線都代表著一種經(jīng)濟型現(xiàn)場安裝解決方案，”布里 奇波特工廠副總裁和工廠Jim Ferguson說。在接 到傳感器的導(dǎo)線長于幾英尺時，以及較大的電機有干 擾傳感器讀數(shù)的威脅時，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在遵守高的標 準，”Ferguson補充道。

OMEGA的標準雙絞/屏蔽熱電偶線由PVC絕緣的、帶 ANSI或IEC色標的線芯組成，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 只用聚乙烯進行絕緣，OMEGA還提供用于應(yīng)用的聚 四氟乙烯絕緣。為達到耐用性和柔軟性，可采用不 銹鋼和鍍錫銅編織屏蔽層，用鍍錫銅電屏蔽。 長度范圍從25英尺的方便線軸到10000英尺。

“制造電纜時，我們非常注重細節(jié)，”負責(zé)OMEGA元件 制造分部OEM銷售的Robert Lesutis說：“我們在絞合 時將地線加在線芯之間的空隙中。我們的電纜制造是獨 一無二的，因為將地線與線芯絞在一起，而非只將其附 在線芯面上。”

OMEGA還制造、儲存和供應(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 偶探頭和高溫標準連接器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)標準GST和微 型GMP低噪聲連接器，可方便地線與探頭和延長線的 連接。

對雙絞/屏蔽線的大需求可能來自使用大型自動化設(shè)備 的制造商，如計算機芯片制造商或設(shè)備生產(chǎn) 商。這些操作需要穩(wěn)定地反饋實時數(shù)據(jù)，它們也會產(chǎn)生 很高的電磁干擾等級。過去主要在實驗室中收集制造數(shù) 據(jù)，這是從電磁方面講相對安靜的環(huán)境。但現(xiàn)在，對于 那些能夠噪聲的能干之人來說，工廠車間本身可 以成為一間充滿信息的實驗室。

用雙絞/屏蔽線的傳感器在航天應(yīng)用中也很普遍，在 這類應(yīng)用中，持續(xù)暴露于電磁干擾是標準狀態(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、

靈敏電子裝置沒有電磁 干擾屏障，宇宙射線（ *頻率的電磁波）將 會肆虐。

電流信號相對較抗電磁 干擾，與電壓信號相比， 電流信號可以傳輸很長 的距離。因此，對于噪 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 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的設(shè)計都可直 接與各種傳感器一起工作，而且一般不需要額外元件。