有效的电缆屏蔽

来源：•作者：•2021-05-14 10:40

电缆和引线在人们未意识到的情况下可以作为天线，同时接收和发射电磁干扰 (EMI) 信号。采取屏蔽措施往往是非常必要的。

屏蔽层是一层额外的导线，附加在电线或电缆之上，帮助将屏蔽层内导线的电磁场与屏蔽层外部的电磁场隔离开来。屏蔽层可以设置在每条独立的导线上，安置在成组的导线上，或者覆盖住电缆内部整条捆扎起的导线束。通常有必要整合起多个屏蔽层，在这一情况下，每个屏蔽层往往在电气上相互保持绝缘。

屏蔽的有效性与屏蔽层有关，可以反射一部分的电磁干扰，但同时也会吸收掉一部分，然后将其引向接地。在这两种情况下，部分能量仍会抵达信号导线处，但是都会经过高度的衰减，不会引起可产生问题的干扰。

生理信号本质上是一种模拟信号，信号强度一般非常低。这样，任何干扰都非常不利，因而需要考虑使用有效的信号屏蔽措施，这非常重要。

最常见的屏蔽位置是电缆或电线外护套的正下方。然而，结构更加复杂的电缆可能由多个部分组成（子缆），分别含有一个或多个屏蔽层。

屏蔽措施有助于防止有害的外部干扰，但也常常用于防止电缆内部产生干扰。在众多医疗应用中非常常见的、电缆中同时含有供电和信号线路的情况下，这将作为一项重要的考虑因素。

形形色色的屏蔽方法都有利有弊，我们将具体的研究螺旋屏蔽、编织屏蔽和金属箔屏蔽。

一，螺旋屏蔽或服务屏蔽

螺旋屏蔽，也称为服务屏蔽，含有围绕绝缘导线呈螺旋状缠绕呈一层或多层的电线（通常为镀锡或镀银铜线）。螺旋屏蔽的特点在于，具有出色的挠性和弯曲寿命，以及 85-95% 的覆盖率。螺旋屏蔽还易于端接，在提供低频保护时的效率最高。

如果屏蔽层的每股电线分离开来，螺旋屏蔽的有效性将丧失，这一情况在多次弯曲后可能发生。

二，编织屏蔽

编织屏蔽可以同时为高频和低频干扰提供出色的防护效果，同时还可保持良好的挠性与弯曲寿命。

编织屏蔽通常含有两组铜绞线，在相反的方向上编织而成；其中一组在左手方向铺设，而另一组在右手方向铺设。由于采用了这种设计，编织屏蔽具有良好的挠性。

大多数采用了编织屏蔽的电缆都指定需要达到 80% 到 95% 的覆盖率。编织层的覆盖率越高，对电磁干扰的屏蔽效果就越好。编织屏蔽不可能达到100% 的覆盖率，这是因为在电线股相互穿过的各点处，总是会出现泄漏。

除了覆盖的百分比外，编织层的紧密度也会对性能产生影响。覆盖率较高的紧密编织层在屏蔽上的效果更好，但是将使电缆或电线的挠性降低。较为松弛的编织层挠性较高，但是屏蔽的效果则有所降低。

在编织屏蔽的长度方向上布置加蔽线有利于端接操作

编织屏蔽难以进行端接作业，除非编织层“经仔细梳理并处理为尾缆– 也就是说，将左右两侧铺设的导线结合到一起，使其成为一条单对的绞合线”。“梳理”和端接编织屏蔽所付出的额外人工会增加电缆组件的成本。在某些配置下，沿屏蔽层的长度方向添加一条加蔽线可以方便屏蔽层的端接作业。

在弯曲次数过多时，由于相互重叠的电线股相互摩擦，可能造成编织批屏蔽断开。如果发生这一情况，则断开的电线股会损坏绝缘层，导致电缆故障。对于需要非常多次的弯曲的应用，编织屏蔽可能并不是最好的选择。

三，金属箔屏蔽

金属箔屏蔽中含有金属箔，通常为铝箔，层压到聚酯或聚丙烯薄膜上。金属箔屏蔽可提供 100% 的覆盖率，金属箔一般以各层重叠的方式围绕着电缆芯线缠绕起来。100% 的覆盖率只是一项物理属性，并不表示金属箔屏蔽可以100% 的屏蔽掉电磁干扰。金属箔屏蔽对于高频和低频干扰的屏蔽都非常有效。金属箔屏蔽的重量更轻、体积更小，一般来说，与编织屏蔽或螺旋屏蔽相比，对于电缆或电线组件增加的成本也较少。

金属箔屏蔽的挠性可能要高于编织屏蔽，但是弯曲寿命一般会较短。加蔽线在于金属箔屏蔽接触的电缆上沿其长度布设，从而可以对金属箔屏蔽实施可靠的电气端接作业。