雙絞／屏蔽應(yīng)用實例

在去年夏天炎熱的一天，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 冷效果。 他們將一只熱電偶探頭插入一根嶄新空調(diào)風管 中，這是完全重新設(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線大大降低了這種擔 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。至于無所不在的 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最經(jīng)濟有效的首選線材。

“屏蔽雙絞線是一個良好的開端，因為溫度儀表中的導 線如果不加以保護，就會起到天線的作用，”O(jiān)MEGA工 程部長期負責電磁干擾問題的Frank Welsh先生說。 “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?！?/p>

在新澤西州布里奇波特市的OMEGA制造工廠，Welsh 負責管理消聲室，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，就是探頭。在極端 情況下甚至探頭也需要屏蔽，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。

“無論是用作預(yù)防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經(jīng)理Jim Ferguson說。在接 到傳感器的導線長于幾英尺時，以及較大的電機有干 擾傳感器讀數(shù)的威脅時，OMEGA推薦使用雙絞/屏蔽 線?！拔覀児S的探頭組件中使用的導線都是我們自 己生產(chǎn)的，因此您可以相信我們在遵守最高的質(zhì)量標 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還提供用于高端應(yīng)用的聚 四氟乙烯絕緣。為達到極限耐用性和柔軟性，可采用不 銹鋼和鍍錫銅編織屏蔽層，用鍍錫銅提高電屏蔽效果。 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?！?/p>

OMEGA還制造、儲存和供應(yīng)在探頭和儀器連接處屏蔽 電氣噪聲的輔助產(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，該連接器具有 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/屏蔽線的最大需求可能來自使用大型自動化設(shè)備 的高科技制造商，如計算機芯片制造商或醫(yī)療設(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 那些能夠消除噪聲的能干之人來說，工廠車間本身就可 以成為一間充滿信息的實驗室。

用雙絞/屏蔽線保護的傳感器在航天應(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)用所需的高級、

靈敏電子裝置沒有電磁 干擾屏障，宇宙射線（ 極高頻率的電磁波）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。