数据传输电缆（精选7篇）
数据传输电缆 篇1
在电子装备中, 射频电缆组件用于实现各级产品间电气互联, 是其中的重要组成部分, 被大量使用。与其他组成部件相比, 射频电缆组件具有一定的特殊性, 这使其常常成为整个产品研发制造中的薄弱环节甚至瓶颈。随着3D技术的发展, 在电子装备行业中越来越多企事业和科研院所已采用3D软件进行产品研制, 主流软件如UG、CATIA、Pro/E等大多均提供有线缆设计模块, 为射频电缆组件设计制造能力的提升提供了可能性, 但这些线缆设计模块提供的大多为基础功能, 面对不同实际应用针对性不强。故要有效实现3D技术对射频电缆组件设计制造能力的提升, 除有实体模型外还需进一步结合实际情况所面临的问题进行分析研究, 并找到解决措施和方法。
1.射频组件分类及特点
根据使用的缆材类型射频电缆组件可分为柔性射频组件和半刚射频组件两大类:
(a) 柔性射频组件
由SFF等柔软类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成, 互联形式通常为一对一, 近几年因产品集成化、小型化发展, 互联形式也出现一对多甚至多对多。其制造过程无需进行折弯成型, 只需将电缆与两端连接器进行装配即可, 故其外形指标重点关注总长。
(b) 半刚射频组件
由SFT等半刚类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成, 互联形式均为一对一。其制造过程除需将电缆与两端连接器进行装配外, 还需进行折弯成型, 故其外形指标除需关注总长外还需重点关注成型形状。
2.问题现状
2.1射频电缆组件设计
在很长一段时期, 2D绘图软件是许多企业进行射频电缆组件设计的工具。一般射频电缆组件设计主要由电气设计人员利用Auto CAD和Excel完成二维图和明细表拟制, 如图1、表1所示, 两者包含不同信息, 相互配合实现对设计要求的表达。
(a) 二维图
内容包括物理外形 (通过长度标注结合表格) 、器材位置 (通过序号指引) 、电气指标 (通过文字说明) 、其他要求 (通过文字说明) 、互联关系 (通过表格) 、印字标识 (通过表格) 。
(b) 明细表
内容包括器材序号 (通过数字) 、器材类型 (通过器件代号结合名称型号) 、器件用量 (通过单位并结合数值) 。
上述信息众多看似完整表达了设计要求, 实则存在问题。首先, 在2D设计模式下准确长度较难在设计阶段及时获得, 故初期设计文件中的长度信息多为参考, 不具使用性, 即使其值经过经验预估, 往往误差大, 欠缺准确性。第二, 对半刚组件而言, 在2D设计模式下成型信息更难以及时地在设计阶段获得, 即使后期想获取此部分信息也存在着一定的难度。故长期以来, 半刚组件图示表达方式与柔性组件完全相同, 如图1和表1, 该方式无法准确反映组件外形信息, 表达不合理。第三, 设计输出的正确性和规范性主要依赖个人经验或习惯, 往往造成连接器及线缆与辅材热缩管间的合理性匹配性存在问题, 各器件图示表达不合理不统一, 这对电气设计人员而言非其所长, 若要做到往往费时费力。
2.2射频电缆组件制造
外形长度和分段成型对射频电缆组件而言是极其重要的设计信息, 其缺失给其制造带来了很大困难。
很长时期, 通常采取实物配做方式, 即在相关零部件均已加工组装到位后再由电装人员根据互联关系现场规划射频电缆组件的路径、确定长度。该制造模式在产品研发周期缩短、小型化要求提高、质量控制提升的趋势下, 越来越凸显诸多问题, 如质量不稳定、一致性较差、装配效率低、制造周期长、制造成本难控等。
为解决上述问题, 也曾尝试采用实物打样方式。即前期通过在产品实物上进行试做验证得到标准样件, 再按标准样件进行测绘, 随后对测绘数据进行计算整理, 最终形成有效的加工数据。该途径在一定程度上缓解了制造的困境和瓶颈, 但因过程往往反复迭代, 费时费力, 且准确性受样件自身精度和测量误差影响较大, 加之后期组件制造误差, 精度控制较难, 尤其对半刚组件而言难度更大。
3.需求分析
3.1总体需求
为解决上述射频电缆组件设计制造面临的困难, 提升设计手段是必然需求。目前借助3D软件已完全可以基于结构模型实现射频电缆组件虚拟设计与仿真, 如图2所示。通过对3D模型中相关参数的提取和必要处理形成各类有效输出, 使射频电缆组件虚拟设计与仿真能够实实在在发挥作用, 实现应用落地。此项工作总体需求归结为两点:适用性和高效性。
3.2详细需求
3.2.1适用性
针对不同应用场合对射频电缆组件信息需求是不同的, 故对3D模型进行数据提取、信息输出时需有针对性。如设计用文件侧重最终结果, 制造用文件侧重中间过程, 制造过程又由若干工序组成, 各工序面对的操作人员不同、工作内容也不同, 需根据不同使用对象、使用目的确定不同类型信息输出, 并确定其组成要素和格式表达。
(a) 设计文件
要求要素齐全, 包含3.1所述二维图和明细表及上述全部信息, 格式表达满足标准化要求。柔性组件和半刚组件外形表达采用不同方式, 其中前者沿用原有方式, 采用端到端直线示意图, 后者采用准确3D投影视图, 反映实际折弯成型状态。
(b) 制造文件
针对下料、打标、切剥、成型等不同工序分别创建下料表、标识汇总表、手动成型表、自动成型文件等, 同时为利于物料采购、成本核算等创建器材汇总表。其中下料表核心要素含线缆类型、单位、用量, 标识汇总表核心要素含标识类型、单位、用量、打标内容, 折弯成型表核心要素含分段长度、折弯角度、扭转角度、折弯半径、始末端信息, 器材汇总表核心要素含物料种类、单位、用量。
3.2.2高效性
根据上述适用性要求, 为满足射频电缆组件设计制造所需应产生若干文件输出, 各份文件信息要素众多且相互间应保持一致, 同时达到标准化、规范化要求, 在满足上述工作质量要求的同时需考虑降低人员工作难度, 提高工作效率。
(a) 所有输出均由软件自动从3D模型中提取相关参数并结合必要辅助信息自动创建产生, 其中大部分内容由程序自动填写, 人员仅需在此基础上做少量完善修改即可发布使用。
(b) 同级产品中所有射频电缆组件设计文件批量创建。
(c) 射频电缆组件中所用各类热缩管型号及用量由程序按规则自动匹配选择, 并自动填写在相应输出文件中。
4.技术途径
为满足上述需求, 技术途径如下:
(a) 根据柔性组件和半刚组件自身特点并结合3D软件功能, 柔性组件采用3D软件线束模块进行实体设计, 刚性组件采用3D软件管道模块进行实体设计, 如图3、图4所示。
(b) 根据不同应用场合定制不同模板供程序调用输出, 包括图框模板、图样模板、明晰表模板、下料表模板、标识汇总表模板、手动成型表模板、自动成型数据格式定义, 表2为手动成型表模板。
(c) 制定辅助文件格式及其内容, 用于必要时程序对调用3D模型参数的合理处理与判断, 包括余量添加表、器件类型匹配表、基准误差修正表、组件接线及分组表等。
(d) 制定上述各类模板及辅助文件命名规范及调用规则。
(e) 对3D软件进行二次开发, 根据需求梳理详细功能项及其实现方式, 如操作界面、控件方式、操作流程等。
5.实现成果
按上述技术途径开发出的功能控件如图5所示, 各功能控件完全集成嵌入于3D软件中, 与3D软件自带的线束或管道模块使用环境一致, 为一体化操作。图为半刚组件图纸创建操作界面, 主要用于实现半刚组件批量出图, 具有多项功能:如出图组件选择、图幅大小选择、组件投影方向选择、存放路径选择、输出精度控制等。图7为由上述功能控件自动创建生成的半刚组件图, 几乎所有工作均有软件自动完成, 人员仅需对各投影视图、表格、技术说明等的位置做适当调整或据情况对模板中已有常规技术说明进行补充完善。其他功能界面及数据输出情况相似。
上述工作实现了对原有设计文件的改进补充, 大大提升了对射频电缆组件装配制造的工艺指导性, 如折弯方式、组装顺序等, 不同工序操作人员按对应文件完成相应工作, 同时也为射频电缆组件制造流程的改善优化提供了技术支撑, 实现其装配制造可与其他组成零部件的加工装配过程并行开展, 缩短制造周期。目前该项工作已在一定范围进行了实际应用。
结语
上述工作是解决长期制约产品研发制造困境的一次实践, 以射频电缆组件产品为突破点, 基于较小投入实现了从3D模型到实际应用的转化, 对3D技术在其他类型产品或专业领域的应用有一定借鉴意义。
摘要：射频电缆组件是电子装备中的重要组成部分, 3D技术的运用为其设计制造能力的提升提供了可能性, 但也同时产生了新问题需解决。本文介绍了基于3D模型解决射频电缆组件设计制造各环节所需数据的适用性及高效输出。此项工作较大程度地促进了3D技术在射频电缆组件领域的应用落地。
关键词：3D技术,射频电缆组件,半刚组件,柔性组件
参考文献
[1]吴敏.3D应用程序开发的强大动力——数据接口组件Inter Op[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2006 (6) :61-63.
数据传输电缆 篇2
【企业网址】(点击看正文)
正文目录
第一章2013年我国电线电缆制造行业整体运行态势分析1
第一节2013年我国电线电缆制造行业总体运行指标情况1
第二节2013年我国电线电缆制造行业整体运行情况分析2
一、2013年我国电线电缆制造行业运行特点2
二、2013年我国电线电缆制造行业总体发展概况5
三、2013年我国电线电缆制造行业产业链分析7
第三节2013年我国电线电缆制造行业企业数量规模分析9
一、2013年我国电线电缆制造行业企业数量9
二、2013年我国电线电缆制造行业企业数量分布11
三、2013年我国电线电缆制造行业企业规模及所有制分析
第四节2013年我国电线电缆制造行业从业人数分析15
一、2013年我国电线电缆制造行业从业人数分析15
二、不同规模企业从业人员分析16
三、不同所有制企业比较分析18
第二章2013年我国电线电缆制造行业重点区域运行情况23
第一节重点区域运行情况分析23
一、整体运行情况分析23
二、规模变化情况24
三、产销情况分析26
四、资产负债状况分析29
五、资产运营状况分析31
六、成本费用分析32
七、获利能力分析34
八、重点企业财务分析37
第二节主要城市运行情况分析40
一、亏损企业单位数40
二、企业规模情况42
三、资产状况分析45
四、盈利能力分析47
五、利润总额状况分析48
第三章2013年我国电线电缆制造行业产销状况监测分析52
第一节工业总产值分析52
一、2013年我国电线电缆制造行业工业总产值分析52
二、不同规模企业工业总产值分析54
三、不同地区企业工业总产值57
四、不同所有制企业工业总产值比较59
第二节产成品分析6112
二、不同规模企业产成品分析6
3三、不同地区企业产成品64
四、不同所有制企业产成品比较66 第三节总销售收入分析70
一、2013年我国电线电缆制造行业总销售收入分析70
二、不同规模企业总销售收入分析73
三、2013年我国电线电缆制造行业月度销售收入分析7
5四、不同所有制企业销售收入比较76
第四章2013年我国电线电缆制造行业资产负债状况监测分析第一节总资产状况分析80
一、2013年我国电线电缆制造行业总资产分析80
二、不同规模企业资产规模比较分析8
2三、不同所有制企业总资产比较分析85第二节负债状况分析88
一、2013年我国电线电缆制造行业总负债分析88
二、不同规模企业负债规模比较分析90
三、不同所有制企业总负债比较分析93
第三节资产负债率分析96
一、2013年我国电线电缆制造行业资产负债率趋势分析
二、不同规模企业资产负债率比较分析98
三、不同所有制企业资产负债率比较分析101
第五章2013年我国电线电缆制造行业资产运营状况监测分析第一节总资产周转率分析105
一、2013年我国电线电缆制造行业总资产周转率分析
二、不同规模企业总资产周转率比较分析107
三、不同所有制企业总资产周转率比较分析108第二节流动资产周转率分析111
一、2013年我国电线电缆制造行业流动资产总额分析
二、2013年我国电线电缆制造行业流动资产周转率分析
三、不同规模企业流动资产周转率比较分析11
4四、不同所有制企业流动资产周转率比较分析117第三节应收账款周转率分析120
一、2013年我国电线电缆制造行业应收账款总额分析
二、2013年我国电线电缆制造行业应收账款周转率分析
三、不同规模企业应收账款周转率比较分析12
5四、不同所有制企业应收账款周转率比较分析127第四节资本保值增值率分析129
一、2013年我国电线电缆制造行业资本保值增值率分析
二、不同规模企业资本保值增值率比较分析1
31三、不同所有制企业资本保值增值率比较分析132第五节产成品资金占用率分析13
5一、2013年国电线电缆制造行业产成品资金占用率分析8096 105 105
111112
120
122129135
三、不同所有制企业产成品资金占用率比较分析138 第六章2013年我国电线电缆制造行业成本费用监测分析143第一节产品销售成本分析143
一、2013年我国电线电缆制造行业销售成本总额分析1
43二、2013年我国电线电缆制造行业销售成本率分析144
三、不同规模企业销售成本率比较分析146
四、不同所有制企业销售成本率比较分析149 第二节销售费用分析152
一、2013年我国电线电缆制造行业销售费用总额分析1
52二、2013年我国电线电缆制造行业销售费用率分析
三、2013年我国电线电缆制造行业销售成本率分析
四、不同规模企业销售费用率比较分析159
五、不同所有制企业销售费用率比较分析160 第三节管理费用分析163
一、2013年我国电线电缆制造行业管理费用总额分析
二、2013年我国电线电缆制造行业管理费用率分析
三、不同规模企业管理费用率比较分析166
154 157
163 164
四、不同所有制企业管理费用率比较分析169 第四节财务费用分析172
一、2013年我国电线电缆制造行业财务费用总额分析17
2二、2013年我国电线电缆制造行业财务费用总额分析174
三、不同规模企业财务费用率比较分析177
四、不同所有制企业财务费用率比较分析179
第七章2013年我国电线电缆制造行业获利能力监测分析182第一节利润总额分析182
一、2013年我国电线电缆制造行业利润总额分析18
2二、不同规模企业利润总额比较分析18
5三、不同所有制企业利润总额比较分析187第二节销售毛利率分析189
一、2013年我国电线电缆制造行业销售毛利率分析189
二、不同规模企业销售毛利率比较分析19
1三、不同所有制企业销售毛利率比较分析192第三节销售利润率195
一、2013年我国电线电缆制造行业及销售利润率分析19
5二、不同规模企业销售利润率比较分析196
三、不同所有制企业销售利润率比较分析198 第四节成本费用利润率分析202
一、2013年我国电线电缆制造行业成本费用利润率分析20
2二、不同规模企业成本费用利润率比较分析20
5三、不同所有制企业成本费用利润率比较分析207 第五节总资产利润率分析209
一、2013年我国电线电缆制造行业总资产利润率分析209
二、不同规模企业总资产利润率比较分析21
1三、不同所有制企业总资产利润率比较分析212第六节净资产利润率分析215
一、2013年我国电线电缆制造行业净资产利润率分析21
5二、不同规模企业净资产利润率比较分析216
三、不同所有制企业净资产利润率比较分析218第七节产值利税率分析222
一、2013年我国电线电缆制造行业产值利税率分析22
2二、不同规模企业产值利税率比较分析22
5三、不同所有制企业产值利税率比较分析227
第八章电线电缆制造行业重点企业财务状况比较分析（排名前十强企业比较分析）第一节电线电缆制造行业大型企业财务状况分析230
一、销售收入及利润变化趋势230
二、盈利能力分析23
3三、营运能力分析23
5四、成长性分析236
五、经营状况综合分析238
第二节电线电缆制造行业中型企业财务状况分析2
42一、销售收入及利润变化趋势2
42二、盈利能力分析24
5三、营运能力分析247
四、成长性分析248
五、经营状况综合分析250
第三节电线电缆制造行业前十强企业经营状况比较分析254
第四节电线电缆制造行业前十强企业销售收入及利润变化分析255第五节电线电缆制造行业前十强企业盈利能力比较分析256第六节电线电缆制造行业前十强企业营运能力比较分析257第七节电线电缆制造行业前十强企业成长性比较分析258第八节电线电缆制造行业前十强企业竞争力比较分析259
第九章2012-2013年中国电线电缆制造行业重点企业核心竞争力分析261第一节重点企业之一26
1一、企业经营概况26
1二、市场竞争力分析26
3三、产品竞争力分析26
4四、技术竞争力分析266
五、销售渠道竞争力分析269
六、其他竞争力分析271第二节重点企业之二27
3一、企业经营概况27
3二、市场竞争力分析27
5三、产品竞争力分析276
四、技术竞争力分析278
五、销售渠道竞争力分析281
230
六、其他竞争力分析283第三节重点企业之三28
5一、企业经营概况28
5二、市场竞争力分析287
三、产品竞争力分析288
四、技术竞争力分析290
五、销售渠道竞争力分析29
3六、其他竞争力分析295第四节重点企业之四297
一、企业经营概况297
二、市场竞争力分析299
三、产品竞争力分析300
四、技术竞争力分析30
2五、销售渠道竞争力分析30
5六、其他竞争力分析307第五节重点企业之五309
一、企业经营概况309
二、市场竞争力分析31
1三、产品竞争力分析31
2四、技术竞争力分析31
4五、销售渠道竞争力分析317
六、其他竞争力分析319
第十章2013年中国电线电缆制造行业发展预测与投资前景分析第一节中国电线电缆制造行业发展环境分析32
3一、国家政策环境分析323
二、主要宏观政策趋势及其影响分析32
4三、消费、投资及外贸形势展望326
第二节中国电线电缆制造行业供求形势预测330
一、供应形势预测330
二、需求形势预测33
3三、行业产能预测33
5四、进出口形势预测336
第三节中国电线电缆制造行业发展前景展望339第四节存在问题及对策分析340
一、运营风险以及不确定性340
二、发展面临的各种问题3
42三、发展对策及建议345第五节投资环境分析348第六节投资潜力分析349
第七节中国电线电缆制造行业吸引力分析350
一、行业成长潜力350
二、行业的竞争力量变动趋势3
53第八节中国电线电缆制造行业盈利水平分析356
323
第九节中国电线电缆制造行业投资机会与风险预警357
一、投资机会分析357
二、投资风险预警359
（一）政策风险
（二）经营风险
（三）技术风险
（四）进入退出风险
第十节中国电线电缆制造行业投资策略与建议365
第十一章殴债危机对中国电线电缆制造行业投资影响及企业应对策略分析367第一节殴债危机对中国电线电缆制造行业投资增长的影响分析367
第二节中国政府对电线电缆制造投资项目的支持作用辨析368 第三节殴债危机形势下中国电线电缆制造行业投融资方式点评369
一、传统融资方式趋向分析369
二、新兴融资方式选择分析371
三、中国电线电缆制造行业融资方式的选择372
第四节中国电线电缆制造行业应对殴债危机策略及专家指导建议37
5一、国外电线电缆制造行业应对殴债危机策略研究375
二、国内外电线电缆制造制造企业面对殴债危机普遍策略点评376
三、中国电线电缆制造行业殴债危机应对策略及专家建议378
四、中国电线电缆制造行业应对殴债危机的主要策略研究381 更多图表：见报告正文
详细图表略…….如需了解欢迎来电索要。
本报告实时免费更新数据（季度更新）根据客户要求选择目标企业及调查内容。------------------------------
【报告价格】[纸质版]:6300.00元 [电子版]:6500.00元 [纸质+电子]:6800.00元（部分用户可以享受折扣）
电缆故障检测数据采集系统研究 篇3
随着我国国民经济的高速发展和城市电网改造的完成, 大量输电线路敷设在地下。鉴于此现状, 研究了电力电缆故障检测高速数据采集系统的硬件电路, 设计并制作了电路板。电路采用单片机AT89S52作为系统的逻辑控制器, 以高速AD转化芯片实现模拟信号的高速转换, 采用USB接口实现下位机与上位机的高速数据通讯, 并利用高速FIFO芯片解决了高速数据采集与相对低速的数据通讯之间的矛盾。最终实现了对电缆故障信号的高速采集, 并将故障信号传输到上位机, 为故障波形的分析及处理奠定了基础。
2 系统的功能设计
采用了电力电缆故障检测高速数据采集系统的硬件电路和上位机显示的虚拟仪器相结合的设计, 使用USB接口实现他们上位机和下位机的连接。它们的结合既可以接收和显示电力电缆故障波形, 又可独立成为一套用于数据采集的虚拟仪器系统。
系统主要由两部分组成:硬件数据采集平台和上位机测控软件平台。其中, 硬件数据采集系统主要完成以下功能:
2.1 前端数据处理和高速AD转换, 采集
来的电力电缆故障的模拟信号经前端数据处理后由高速AD进行转换, 其中, 前端处理主要是将采集来的信号进行滤波、放大, 使其达到ADC的输入要求;
2.2 高速的数据存储, 由于本系统采集速
率高, 为保证采集来的信号完整, 加入了FIFO高速缓存芯片, 一方面是为了提高了数据的存储和提取速度;另一方面为了匹配A/D转换芯片和USB2.0接口芯片的时序和传输速率;
2.3 高速的数据通信, 使用USB接口与上位机系统进行数据传输。
上位机测控软件平台是指安装了测控软件的计算机, 在中, 上位机软件测控平台是基于虚拟仪器技术构建的, 主要完成如下的功能:a.通信功能:与硬件系统的高速USB通信;b.显示功能:对USB发送来的电力电缆故障的回波信号数据进行处理, 根据这些数据恢复、显示回波信号的波形特征;c.处理功能:完成对数据的分析, 根据回波的周期和已知的电缆波速度计算出故障点的大致位置;d.控制功能:控制硬件数据采集平台, 包括控制采样、通信等, 方便用户对下位机进行操作;e.扩展功能:包括波形的存取、回放、缩放等。
上述功能设计, 可以方便准确的采集电力电缆故障信息, 并能自动计算出电力电缆故障的大致位置。友好的人机交互界面简洁、明了、便于操作, 实用价值高。
3 硬件设计
根据系统的硬件设计方案, 主要阐述数据存储模块的硬件设计。系统硬件电路主要包括信号调理模块、A/D模数转换模块、逻辑控制模块、存储模块、通讯接口模块、电源模块及晶振模块的设计。
在高速数据采集系统中, 数据处理的速度、数据传输的速度与前端A/D转换器的采集速度往往不一致, 为了让各个模块协调运作, 可以在它们之间加上数据存储器或者数据缓冲器进行缓存, 使前端的数据采集与后端的数据处理能够异步工作。
目前采用的方式有:基于高速RAM的高速数据存储、基于双口RAM和FIFO的高速数据缓存。
高速RAM有很多种类型:SRAM (Static Random Access Memory静态随机存储器) , DRAM (Dynamic Random Access Memory动态随机存储器) , SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory同步动态存储器) 等。
双口RAM即双端口存储器, 它具有两套完全独立的数据线、地址线、读写控制线, 允许两个独立的系统或模块同时对双口RAM进行读写操作。
FIFO的英文全称是:First In First Out, 即先进先出。其特点是:同一个芯片里的同一存储单元配备有两个数据端口, 一个端口是数据输入端口, 只负责数据的写入, 另一个端口是输出端口, 只负责数据的输出, 另外在对这种存储器进行读和写操作时不需要地址线参与寻址, 它的数据是按照一种环形结构依次进行存放。先进先出 (FIFO) 存储器的另一个与传统存储器不同的地方是传统的存储器的一个存储单元只要写入一个数据后, 这个数据将一直保存, 直到一个新的数据将其覆盖, 无论这个存储单元中的数据被读取过多少次也是如此。而先进先出 (FIFO) 存储器中的存储单元则不是这样, 写入的数据一旦被读取后, 则这个数据再也无法被读取。所以, 先进先出 (FIFO) 存储器在操作时由“空”和“满”的标志位来表示其内部状态[14,15]。
由于电力电缆智能检测系统的单端故障测距是16km, 故选择先进先出 (FIFO) 存储器就可以达到设计的要求。FIFO的应用不但能方便数据处理, 又能减少外围电路的复杂性及硬件的接口设计。
在外部时钟信号W的作用下, FIFO进行写操作, FF当FIFO写满后, FF变为低电平, FF变为低电平信号经过74HC00与非门后, 闭塞采样时钟, 同时, FF的低电平信号通知单片机AT89S52, AT89S52就可以进行读取数据的操作过程了。当FIFO中的数据被读空时, EF变为低电平, FF变高电平, 这时, FF的高电平信号开放了采样时钟, 电路便可进入新的一轮写数据操作了。
当存储器满标志FF为高时, 写操作允许, 在写时钟W的上升沿输入的数据D0~D7被顺序地写入RAM阵列中, 为了防止数据的溢出, 满标志FF会在最后一个写时钟的下降沿置为低, 禁止再写入数据;当存储器满时, 内部的写指针被封锁, 外部的写时钟不能影响IDT7206。
读IDT7206中的数据时, 由地址译码器产生一读地址, 当发出读地址信号时, 可以对存储器进行读操作。读操作由空标志EF来控制, 当IDT7206空标志EF为高时 (存储器IDT7206非空) , 允许读取存储器中的数据;当空标志R为低时, 存储器为空, 禁止读取存储数据。IDT7206中的数据在读时钟的控制下顺序地读出存储数据, 内部的存储数据是在读时钟的上升沿输出到输出数据线Q0~Q7上;当读时钟R为高时, 数据输出端Q0~Q7为高阻态;当所有的数据从IDT7206读出时, 空标志EF变低, 允许最后一个数据的读出后禁止进一步的读操作, 此时数据输出端为高阻态, 一旦写操作有效写入数据后, 空标志EF又变高, 当IDT7206为空时, 内部的读指针被封锁, 外部的读时钟的变化不能影响FIFO存储器。
经过测试, 该系统运行良好, 达到了预期的设计目标。
4 结论
对现有的数据采集系统进行了广泛而深入的调研, 提出了一种用于电力电缆故障检测高数数据采集硬件的设计方案。用高速AD转换芯片实现故障数据的高速采集;以单片机为逻辑控制器实现系统的控制;使用USB接口实现数据的高速传输;采用高速FIFO解决了高速数据采集与相对的低速数据通讯之间的矛盾。此系统硬件平台电路简单、易实现。采用USB作为下位机与上位机的通讯接口, 不但实现了下位机和上位机之间的高速通讯, 而且安装方便、易于扩展、低成本、可靠性高, 满足了实用的要求。而且还符合仪器数字化、模块化、通用性和即插即用的发展趋势。
参考文献
[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京:中国电力出版社, 2005, 1～89.[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京:中国电力出版社, 2005, 1～89.
[2]刘子玉.电气绝缘结构设计原理[M].北京:机械工业出版社, 1981, 20～35.[2]刘子玉.电气绝缘结构设计原理[M].北京:机械工业出版社, 1981, 20～35.
数据传输电缆 篇4
随着全国通信网络的迅猛发展, 网络传输容量、速度、质量不断提高, 对通信用数据电缆的要求也日益提升, 以满足系统综合布线的需求。串音指标是表征通信电缆抗噪音能力的重要指标, 并与数据传输误码率、综合布线长度、系统带宽息息相关, 因此, 进行数据电缆串音问题的探讨具有重要意义。
2 数据电缆的串音现象
串音是影响数据电缆通信质量的重要因素之一。目前, 市内通信经常采用对称双线回路, 这种通信回路具有开放的电磁场, 当数据电缆内部某一线对进行通信时, 自身产生的电磁场通过电磁感应现象, 将在同一数据电缆的其余线对引起串音, 电磁感应将形成感应电压和电流, 对数据通信造成干扰。
3 数据电缆串音现象产生原因分析
数据电缆串音现象产生的根本原因是电磁耦合, 电缆串音的大小取决于线对之间电磁耦合的强弱, 与各个线对之间的相对位置和结构息息相关。电磁耦合根据原理又可以分为电耦合和磁耦合两种。
3.1 电耦合
电耦合主要是指数据电缆的主串和被串回路之间介质能量损耗和不平衡电容产生的干扰电流。电耦合的产生原因是多样的, 与电缆的线对结构不对称、介质电气特征不均匀、绝缘厚度不一致等都有关系;在低频情况下, 数据电缆导线线对间的耦合主要是电耦合。图1所示为电耦合的耦合机理示意图。
设噪声源电压为US, 其在受感应导体Z1回路上产生的感应电流为I, 则通过电耦合, 在Z1回路上产生的感应电压为:
式中, M为互感, di/dt为噪声源回路的电流I变化率。
表1所示为不同的电缆线间距离下感应到的噪声电压值。
3.2 磁耦合
磁耦合主要是指数据电缆的主串回路和被串回路之间金属损耗和电感不平衡产生的干扰电流。磁耦合产生的原因主要与电缆的线径位置不对称和导线电气特性不均匀有关。随着电缆线路频率的升高, 数据电缆导线线对间的耦合初始以磁耦合为主, 而且不再仅限于邻近的线对间, 经过第三回路或波反射等途径而产生的磁耦合不断增加。
4 数据电缆串音现象的解决措施探讨
传统的对数据电缆串音现象的解决措施以线对间节距配合为主, 通过交叉效应降低串音出现的概率。随着数据传输频率不断升高, 数据电缆的传输指标不断提升, 仅靠线对节距配合已经不再能够解决问题。有必要进一步探讨串音现象的以下解决措施。
4.1 采用合理的电缆结构改善串音
4.1.1 利用线对距离效应
线对距离效应是分析数据电缆串音的重要方法, 对于固定的电缆结构, 当两线对间的距离越大串音将越小。因此, 通过增加主串线和被串线之间的距离, 可以降低二者之间的电磁干扰, 从而改善数据电缆内部的串音现象。目前, 利用线对距离效应的常见方法是使用非极性材料进行隔离。例如:对于六类缆线可以在缆线的线对间加装“十”字形骨架以增加线对距离;对于超五类缆线可以在线缆缆芯外包裹一层非金属材料, 通过非极性材料的隔离, 来改善电缆缆线内部各个子单位之间的串音。
4.1.2 采用外包屏蔽材料
在电缆的线芯外包屏蔽材料, 包覆在绝缘表面的金属屏蔽与金属护套之间等电位, 能够改善电缆绝缘, 降低电缆线对之间的电磁耦合。此时, 屏蔽效果的好坏由屏蔽材料的厚度和重叠率决定。图2所示为屏蔽对耦合的影响, 在受感应导体外包了屏蔽层后, 设屏蔽层的对地电容为CL, 则此时外包屏蔽层感受的噪声电压Un为:
由于感应噪声电压作用到了屏蔽层上, 因此极大降低了电容耦合, 克服了串音问题。
以7类缆为例, 它对包括相对延差、NEXT等在内的指标要求很高, 需要采用线对节距配合金属箔线对屏蔽的方法来应对串音问题;为了提升屏蔽效果, 有时还在缆芯外加编织屏蔽。
同时应该注意, 在高频信号传输时导体会出现集肤效应。此时, 应该根据最低使用频率来设计和计算外包屏蔽层的厚度;同时要相应增加屏蔽中的金属层数, 以增加信号在线缆传输时的反射次数, 降低电磁耦合, 解决串音问题。
4.1.3 采用合理的缆芯绞合方式
除了线对距离和外加屏蔽外, 缆芯的绞合方式也与耦合情况下的电场分布情况密切相关。目前, 常用的缆芯耦合方式有同心层绞式、束绞、单位式绞合等, 这些绞合方式各有优缺点。同心层绞式的线对距离固定, 缆芯的结构圆润整齐, 因此电容的分散性较小, 尤其适合高频电缆;束绞方式的线对间相对位置不固定, 因此电容分散性相对较大, 多适用于中频和低频电缆, 不宜用于高频电缆;单位式绞合的单位直径远大于单线直径, 通过增加线对距离来降低串音, 具有良好效果, 但同时, 单位式绞合方式内线对间的节距应互不相同。
4.2 选择合理的绞对节距
一般来说, 绞对节距越小, 越有利于降低电缆的串音问题;但随着绞对节距的降低, 线缆的生产速度随之降低, 传输时延随之上升。因此, 绞对节距的选择应该兼顾性能、速度、时延三者的关系, 尽量使电缆线对间的电磁波矢量相对抵消。在生产过程中, 严格控制芯线绝缘的放线和收线张力、齿轮精度, 并将对绞节距的波动控制在3%以内。
4.3 严格控制制造过程中的工艺参数
4.3.1 绝缘工序
制造中应该确保绝缘外径的圆整和均匀, 良好的均匀性有利于降低电磁波的反射, 减少串音;提升绝缘制造工艺, 将绝缘偏心控制在合理范围内, 降低因绝缘偏心引起的不平衡电容和差模电流;尽可能少使用有色母料, 降低因介质损耗引起的不平衡。
4.3.2 绞对工序
芯线绞对时, 应尽量使用在直径、绝缘外径、线对等方面差异较小的芯线, 以降低因电容和电阻不平衡引起的串音;经常测试绞对线之间的实际节距, 对高频电缆还应测试节距的波动情况, 超五类以上的电缆需要将节距波动控制在1%以内。
4.3.3 成缆工序
成缆时应该注意对节距波动的控制。使用成缆机时, 可能因为加扭或减扭等作用而产生节距变化, 引起不平衡, 因此, 应该严格控制成缆工序, 将因成缆导致的节距波动控制在±5mm。
5 结束语
引起数据电缆串音的原因是多方面的, 与生产、设计、施工、使用等环节均有关系。因此, 为了改善串音问题, 有必要进一步提升电缆结构设计水平, 重视电缆制造工艺改进, 做好电缆工艺控制。
摘要：近年来, 随着数据电缆通信的带宽及数据传输频率不断增加, 对数据传输的质量要求越来越高, 数据电缆的串音现象分析具有重要意义。论文结合具体实践, 介绍了数据电缆的串音现象, 分析了数据电缆出现串音问题的原因, 并有针对性地分析了数据电缆串音问题的解决措施。
关键词：数据电缆,串音,解决措施
参考文献
[1]刘子玉, 王惠明.电力电缆结构设计原理[M].西安:西安交通大学出版社, 1996.
[2]方敏, 刘雅.关于通信用水平对绞电缆串音性能的讨论[J].电线电缆, 2011, 22 (03) :20-23.
本地网电缆传输应用技术的研究 篇5
关键词：电缆线径,传输距离,标准修正
1 研究目的
实施电信企业精确管理的战略目标, 降低电缆维护成本和投资成本。通过对本地网电缆传输应用技术的研究, 为本地网电缆维护和建设中全程采用线径0.4 mm的电缆提供科学依据。
2 本地网电缆传输应用技术的研究
长期以来, 工程设计和维护人员都认为在用户线路传输衰耗不大于7 dB (指电话交换机外线至电话机送、受话器之间的传输衰耗) 条件下, 线径0.5 mm电缆传输距离标准值为5.26 km, 线径0.4 mm电缆传输距离标准值为4.27 km。由于传输网络的技术已从过去的模拟技术演进到全数字传输据术, 与用户电缆相连接的应用环境发生了大的变化。因此, 我们结合实际的应用环境, 开展对用户线传输距离的挖潜。
新的环境下线径0.4 mm和0.5 mm电缆传输距离究竟可以传多远?我们知道, 用户固定电话通信系统是由电话交换设备、传输线路 (电缆) 和通信终端 (电话机) 等3部分组成。用户线路传输衰耗不得大于7 dB的标准定义, 是指电话交换机外线至电话机送、受话器之间的传输衰耗, 而不是指电话交换机外线到电话机外线端 (即二线端) 之间的传输衰耗。
由电缆传输技术电气特性可知, 线径0.5 mm的电缆传输固有衰耗为1.33 dB/km, 线径0.4 mm的电缆传输固有衰耗为1.64 dB/km, 线路传输距离设计长度等于用户线路传输衰耗除以市话电缆衰减常数。因此, 对于原使用拨号盘自动电话机而言, 电话交换机外线至电话机送、受话器之间的传输衰耗, 与到电话机外线端 (即二线端) 之间的传输衰耗基本相同。
随着科学技术的发展, 大规模集成电路在电话机中普及使用后, 现在使用电话机送、受话支路各有6 dB线路频率衰耗补偿电路 (即送、受话支路各有6 dB固定自动增益电路) 。所以, 在原有用户线路传输衰耗7 dB标准条件下, 电话交换机外线至电话机送、受话器之间的传输衰耗为13 dB (加上电话机送、受话支路各有6 dB线路频率衰耗补偿电路) , 如果把送、受话支路各有6 dB固定自动增益利用上, 那么, 0.5 mm线径的电缆传输距离为9.77 km (简称10 km) , 0.4 mm线径的电缆传输距离为7.93 km (简称8 km) , 这可大大提高经济效益。
3 本地网电缆传输应用技术的实例和实验
一是线径0.5 mm电缆线路传输距离为10 km实际应用的实例。1995年建成线路距离10.3 km的县城至进光中学线径0.5 mm电缆线路 (实际0.4 mm线径400对电缆为0.8 km、0.5 mm线径100对电缆为9.5 km) , 并经过日常维护和线路迁改更换0.4 mm线径100对电缆1.1 km的条件下, 经过十多年实际使用, 能实现正常各项通信功能 (个别电话距离11 km多的除外) 。
二是线径0.4 mm电缆线路传输距离为8 km实际应用实例。2003年10月建成线路距离8.5 km的大埔角至进西岩山茶场线径0.4 mm电缆线路 (实际0.4 mm线径200对电缆为7.6 km、0.5 mm线径50对电缆为0.9 km) , 经过三年多实际使用, 能实现正常通信功能 (西岩山茶场附近, 边远山区电话用户因线路距离长达11~12 km的除外) 。
三是对长距离线路传输模拟的实验。模拟线路实验环境为实际使用0.4线径电缆约为0.3 km的电话用户线路中, 通过同时串接电阻和并接电容的方法, 以及通过将电话机的双音频发信电平增加6 dB的条件下, 线路允许串联电阻最大值为3 500Ω, 线路允许并联电容最大值为1.1μF, 在电缆线路允许最小电流为8 mA的状况下, 亦能实现正常通信。此模拟线路实验结果表明, 用户线路环阻允许最大值为3 500Ω (0.5 mm线径的电缆线对环阻每公里小于190Ω, 0.4 mm线径的电缆线对环阻每公里小于296Ω) , 线间电容允许最大值为1.1μF (0.4 mm线径和05 mm线径的电缆回路电容每公里小于0.05μF) 。这一结果与实际际使用电缆线路传输距离较为接近。它为解决超长线路通信的问题提供了依据。
4 通过技术改造解决超长线路的电话通信难题
在2003年10月, 根据县委、县府的要求, 尽快开通在西岩山茶场边远山区的周边自然村的电话。但其通信线路长达11~12 km (其中已架设了线径0.4 mm的主干电缆7.6 km, 其余4 km多配线电缆部分采用线径0.5 mm的电缆, 于2003年12月中旬架设完工后, 自动电话不能完成正常通信。
通过对自动电话机通信原理分析可知, 要解决超长线路的电话通信难题, 可采用线路传输衰耗频率特性补偿办法来解决。具体补偿方法有两个:一是自动电话机内补偿办法, 将话机收、发信 (含送、受话) 支路电平提高5 dB左右, 可延长线路传输距离为3 km左右;二是采用电缆线路衰耗频率特性补偿办法, 即对实际使用电缆线对进行加感处理, 使用加感技术后, 在相同传输衰耗的条件下可延长线路传输距离一倍。
为此, 在县分公司领导大力支持下, 通过组织相关技术人员攻关, 并经反复研究试验, 采取一种更简洁更有效的技改措施来解决这个难题。
在原有电缆线径的不变基础上, 通过对电话机电路原理及其技术标准深入研究发现, 现行双音频发信电平标准值 (低频群-9 dB, 高频群-7 dB) 比话音信号电平低7 dB;采用此标准依据是套用载波机技术标准规定的。
根据有线传输技术原理可知, 载波机音频信号电平标准值比话音信号电平低7 dB的目的, 是减少音频信号电平对载波机群路的干扰, 防止载波机线路放大器群路信号负载瞬间过载问题, 达到保护载波机线路放大器的目的;由于模模载波技术早已被数字传输技术所替代, 它根本不存在群路信号负载瞬间过载的问题。所以, 把电话机的双音频发信电平标准值比话音信号电平低7 dB规定没有任何实际意义。因此, 电话机的双音频发信电平标准值可采用与话音信号电平值相同。
根据这一原理, 仅对电话机进行技术改造, 通过将电话机的双音频发信电平增加6 dB的办法, 在满足数字局和模拟局用户间全程 (至电话机送、受话器之间) 传输衰耗值不大于28.5 dB的条件下, 可延长线路传输距离为3公里, 采用此方法的优点是, 简单易行, 仅需调整相关电阻或电容即可, 且电路工作可靠, 在与原有电话机技术标准兼容的条件下, 能解决超长线路的电话接入问题。
如2004年1月, 在西岩山茶场边远山区的周边自然村, 采取对电话机改造方法开通90多部电话, 为企业节约线路投资十多万元。历经过3年多时间实际使用, 电话机能完成正常通信, 取得了良好经济效果和社会效果, 受到当地群众和县委县府领导的表扬, 又能有效减少投资成本, 提高了企业经营效益。
5 推广线径0.4 mm的配线电缆的应用
通常上述的研究和应用, 为降低维护成本, 提出推广使用线径0.4 mm的配线电缆。不仅可以有效地节省有色金属铜材料36%, 而且还可以节省电缆线路材料投资成本。按2006年市场价格计算, 推广使用线径0.4 mm电缆代替线径0.5 mm电缆, 平均每线对公里可节省电缆材料成本100元左右) 。提升企业的竞争力。
例如:某一山区县电信运营商有固定电话7万部左右, 在2006年线路日常维护工作中, 由于电缆厂家没有生产10~50对线径为0.4 mm的配线电缆的原因, 配线电缆实际使用线径0.5 mm的电缆为2 785线对公里。因此, 若采用线径0.4 mm的配线电缆, 则该县电信运营商一年可节省电缆材料成本约28万元。在现有本地网电话用户中, 有90%的电话传输线路距离均在8 km范围内, 主干、配线 (分支) 电缆均使用线径0.4 mm的电缆, 就能满足正常电话通信需要, 可直接使用线径0.4 mm的电缆代替线径0.5 mm的配线电缆, 而无需采用任何新技术;对于其余约有10%的传输线路距离在8~11 km范围内的电话, 可使用经技术改造后的电话机的办法, 来满足电话正常通信需要。此方法简单可靠, 优点是无需对现有线路作任何改进和无需增加维护成本。
6 其它问题
对于边远山区自然村的电话问题可通过无线固话接入方式来解决;此外, 对于线径0.5 mm的电缆传输距离超过10 km, 或者线径0.4 mm的电缆传输距离超过8 km的固话用户, 这些电话用户主叫来电显示功能如不能正常显示, 则可通过将电话机的来电显示收信放大器电平增大6 dB左右的办法来解决, 例如:调整电话机的相关电阻或电容增大来电显示收信放大器电平。
7 结束语
数据传输电缆 篇6
1 串联工序中常出现的问题
串联线工序在整个生产过程中是起着决定性作用的一个工序, 因此, 串联工序控制的精确度直接决定电缆的各项指标。一般导体的公差控制在±0.002mm内, 要确保导体无毛刺、光滑圆整、无氧化等。导体在经过拉丝模拉伸后, 伸长率应在18%～24%之间, 不能出现硬丝现象。在导体挤包绝缘后, 要保证绝缘外径公差控制范围在±0.005mm内, 且单线偏心度控制在95%以上, 绝缘伸长率在拉伸后拉伸系数应大于300%, 不能出现伸长率过小或者无伸长率情况。在串联工序中经常出现以下几种问题:
(1) 断线是串联生产过程中出现的最严重的问题之一。造成断线的原因有:铜材空心或有杂质;拉丝模具损坏或模具配比不当;拉丝机皂液浓度不对, 或皂液流量小;拉丝机牵引不稳;铜丝缠绕的圈数不当;退火镍环坏掉或是退火滑轮热环表面不光滑;退火温度过高或预热温度过高。
(2) 生产过程中会出现导体偏心情况。导体通入电流后, 在导体偏心大的环节处会产生绝缘层被击穿现象, 除模芯模套安装原因外, 还应检查导线是否在水槽托板下, 不能经水冷却, 除非造成偏心外还会引起外径的不稳。生产过程会显示外径正常, 电容和导体变小, 在换色或加入色母料时, 色母料的浓度会影响到导体的电容, 色母料的浓度越大, 则电容越大, 色母料的比例控制可根据色母料的亮度及透明度来调节, 一般控制在1%～1.2%之间。
(3) 铜丝氧化也是串联工序最严重的问题之一。造成铜丝氧化的原因主要是退火或预热的温度过高。同时, 也要检查退火水是否过少或退火水中含有皂液, 皂液的浓度不宜过大, 一般控制在5%～6%之间。检查退火炉内部是否存在密封性不好的问题, 同时检查吹干设备是否通风不畅等。
2 对绞工序中常出现的问题
对绞工序是将两根单线以一定的节距绞合在一起, 在对绞工序时应控制好节距和收放线张力。节距及收放线张力主要控制衰减、串音、回损、阻抗等指标, 在生产时要确保节距大小稳定、收放线架的张力大小要一致, 否则会造成节距波动范围大、导体的粗细不均, 影响速度的传播而导致振幅失真。在对绞工序中经常出现以下几个问题:
(1) 对绞线经常出现表面毛糙现象, 开机前要检查单线是否在导轮内, 若不在导轮内很容易擦毛, 破坏绝缘层结构。
(2) 对绞线的节距错乱, 开机前要检查使用的齿轮是否正确, 若齿轮使用错误, 节距的偏差很大。
(3) 有接头的对绞线经常出现绝缘电阻不理想的情况, 在冷轧时, 接头处要尽量平滑, 若留有冷轧毛刺, 表面的套管就容易被扎破;同时, 接头的地方尽量的错开一段距离, 两个接头的地方离得太近也有可能造成绝缘电阻不好。
3 成缆过程中常出现的问题
成缆过程与对绞过程大致相同, 是将四组对绞线或多组对绞线按照一定的节距、色序进行排列生产, 要严格控制好张力及节距。首先, 在做充油电缆时, 要控制好油的温度, 若温度太高会烫伤导体的绝缘层。其次, 在生产充油缆及室外缆时要加聚酯带和扎纱, 要控制好聚酯带的张力及扎纱的绕包速度, 否则会在护套过程中产生脱料或有瘤的现象。
4 护套工序中常出现的问题
护套工序与串联工序一样, 都是关键的特殊工序, 在护套生产过程中, 温度一定要按工艺控制好, 温度过高, 挤出的料粘度大, 护套的表面呈磨砂状;若温度过低, 料易断且无光泽, 在此过程中, 经常出现以下几个问题:
(1) 在护套生产过程中最常出现产品表面有划痕或脱料现象, 造成此现象的因素主要有:
(1) 护套料是否混入沙砾或杂质。
(2) 停机时间是否过长, 长时间停机会导致机头出口处有焦料产生, 机头螺杆内是否清理干净, 如留有杂质, 轻者会在护套表面产生划痕, 严重时就会脱料。
(3) 模套不圆整有凹凸或者缺陷情况, 若不圆整有弯扁现象, 同时也会造成壁厚不均匀。
(4) 线速度过快而螺杆的速度小。
(5) 因室外电缆及充油电缆在成缆时需要包覆聚酯带, 若聚酯带包覆不紧, 在机头处护套料不能完全护在成缆线上而导致脱料, 此现象对大对数电缆较为明显。
(6) 屏蔽线缆发生脱料的几率较小, 但屏蔽线缆要控制好铝箔的张力, 若铝箔包覆的不好, 护套表面会不平整, 严重时会出现护套表面有孔的现象。
(2) 在护套中发生鼓包现象, 非屏蔽线缆出现的几率较高, 有以下几种原因:
(1) 护套壁厚过厚。
(2) 成缆开机及关机时没有控制好扎纱的速度造成扎纱聚集拥堵所致, 当然也不能排除料的原因。
5 结束语
数据传输电缆 篇7
在IEC 61156和ISO/IEC 11801标准中规定7类SSTP(有总屏蔽的屏蔽双绞线)数据通信电缆(以下简称“7类缆”)的传输带宽为600 MHz,并且要求在该频率下电缆应具有优异的衰减、串音、时延、阻抗、回波损耗等性能。上述性能指标均与7类缆的绝缘单线的质量直接有关,这对7类缆的绝缘单线质量提出了较高的要求,而绝缘单线加工工艺参数的精确计算是制造出性能优越的7类缆的前提和保证,因此本文将对此进行详细论述。
1 绝缘单线的结构
国内外7类缆的绝缘单线均采用发泡结构,绝缘发泡有化学发泡和物理发泡两种。CO2化学发泡因其发泡度较低已被大多数生产厂家淘汰;高压注氮、三层共挤的物理发泡结构(皮—泡—皮),因其发泡度可达70%以上,发泡气孔小且均匀,发泡层机械强度高,所生产的皮—泡—皮绝缘结构的7类缆性能更为优越,而成为7类缆绝缘单线主流生产工艺。如图1所示,7类缆的皮—泡—皮绝缘单线由1根23AWG的裸铜导线和皮—泡—皮组合绝缘构成。皮—泡—皮绝缘单线内皮层采用LDPE绝缘料,该层绝缘不仅改善了绝缘与导体的附着力,并且作为一个屏障防止了气体通过导体泄漏。但是该层是塑料并紧贴在导体上,所以必须尽量薄,以减小对绝缘线整体电性能的影响,其厚度通常控制在0.02 mm左右。发泡层由3种绝缘材料(78%HDPE+20%LDPE+ 2%合成剂)混合并注入纯度大于99.5%的氮气制成。外皮层采用HDPE绝缘料,可给绝缘单线提供必要的机械强度、光滑的表面和良好的抗腐蚀性能,其厚度通常控制在0.07 mm左右。
2 绝缘单线工艺参数的计算[1,2,3,4]
目前,我国有能力生产7类缆的厂家不多,而有能力生产7类缆的厂家均采用控制精度较高的进口物理发泡串联生产线。为了保证生产的7类缆达到标准要求,我们必须对7类缆的皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺的参数精确计算。皮—泡—皮绝缘单线的工艺参数主要有导体直径、绝缘外径、同轴电容、绝缘单线介电常数和发泡度。
导体直径d在一般的技术条件中直接给出或根据给出的直流电阻计算可得,其计算公式为:
undefined
式中R为直流电阻,λ为绞入率,ρ′为导体材料的电阻率,l为长度。
绝缘直径D可根据数据通信电缆的特性阻抗100 Ω及SSTP(屏蔽结构为铝箔线对屏蔽+编织网屏蔽)结构7类缆的特性阻抗经验公式计算可得:
undefined
式中Z为特性阻抗,Z=100 Ω;εr为绝缘相对介电常数;k为导体的有效直径系数,其取值可参见表1。
根据圆柱形电容器的电容公式可计算出7类缆皮—泡—皮绝缘单线内皮层、发泡层、外皮层的线电容C1、C2、C3,计算公式为:
undefined
式中CT为绝缘单线线电容,其值可根据7类缆特性阻抗(100 Ω)及在满足线缆衰减性能指标的前提下选取,根据以往7类缆的设计及生产经验CT取95～110 pF/m为宜;ε1、ε2、ε3分别为内皮层、发泡层、外皮层的介电常数,通常ε1=ε3=2.3,发泡层介电常数ε2为:
undefined
绝缘单线介电常数εr可根据绝缘单线线电容CT公式计算:
undefined
绝缘单线发泡度p的计算公式为:
undefined
式中ε=ε1=ε3=2.3。
3 物理发泡挤出工艺参数的计算
3.1 挤塑量的计算
内皮层挤塑机、发泡层挤塑机、外皮层挤塑机每小时挤出量Q1、Q2、Q3的计算公式为:
undefined
式中ρ1为内皮层密度;ρ3为外皮层密度;ρ2为发泡层密度,ρ2=(1-p)ρ,ρ为待发泡材料的密度;v为生产线速度。生产时可根据内皮层、发泡层、外皮层各层的出胶量确定3个挤塑机的螺杆转速。
3.2 注气单元工艺参数的计算
首先是氮气压力PN2的选择,常用的注气单元一般由氮气瓶供气,氮气纯度须大于99.5%,注气压力取值范围有相应的规定,以瑞士麦拉菲尔Tel35 LAN串联线为例,其最小供气压力为50 bar(5 MPa),最大供气压力为700 bar(70 MPa),并且最小注气压力应至少大于主挤塑机机筒内压力50 bar(5 MPa)。根据长期生产7类缆的经验,注气压力应在450～550 bar(45～55 MPa)范围内,具体可根据生产线速度、绝缘单线结构尺寸及线电容进行相应的调整。输气量Qm可按下式计算:
undefined
式中Qm的单位为L/h。由于注气针的输出量通常都是在300 bar(30 MPa)工作压力下测试的,因此注气针大小就是指在300 bar(30 MPa)压力下每小时的出气量Q,其与450 bar(45 MPa)时的输气量Qm的换算公式为:
undefined
3.3 挤塑模具的参数计算
挤塑模具的合理设计对物理发泡皮—泡—皮绝缘单线的挤出非常重要。一般根据导体的类型和直径d选择挤塑模具的模芯(导向模)内径d′,其经验计算公式为:
undefined
式中k1为导体类型系数,其具体取值可参见表2。
相对于依照经验来选取模芯内径,挤塑模具的模套内径的计算就复杂得多了。图2为皮—泡—皮绝缘单线的发泡示意图,图中d1、d2、d3分别为内皮层、发泡层、外皮层的模套内径(即未发泡直径),D1、D2、D分别为发泡后绝缘单线的内皮层、发泡层、外皮层直径。依据绝缘材料在模具中从未发泡到发泡后形成皮—泡—皮绝缘单线的过程中,体积变化但质量不变的规律,可得到以下方程:
undefined
换算得:
undefined
式中d3即为皮—泡—皮绝缘单线挤塑模具的模套内径。
4 工艺参数的计算实例
现以本公司的7类缆绝缘单线生产工艺参数计算为例,简要介绍相关计算过程。该7类缆绝缘单线的导体采用线规23AWG(导体直径d=0.565 mm)的单根裸铜线,因此导体有效直径系数k=1。绝缘单线的特性阻抗Z=100 Ω,选择绝缘单线线电容CT=100 pF/m,通过式(2)和式(5)计算得绝缘直径D=1.34 mm、相对介电常数εr=1.55,内皮层直径D1=0.02×2+0.565=0.605 mm,发泡层直径D2=1.34-0.07×2=1.20 mm。由式(3)计算得皮—泡—皮绝缘单线内皮层、发泡层、外皮层的线电容C1、C2、C3分别为1 873 pF/m、116 pF/m、1 158 pF/m;由式(4)和式(6)计算得,ε2=1.43,p=61.9%;该7类缆绝缘单线生产线速度v=1 000 m/min,内皮层密度ρ1=0.92 g/cm3,外皮层密度ρ3=0.95 g/cm3,待发泡材料的密度ρ=0.95 g/cm3,发泡层密度ρ2=(1-p)ρ=(1-61.9%)×0.95=0.362 g/cm3;由式(7)～式(9)计算得挤塑量Q1、Q2、Q3分别为2.03 kg/h、18.32 kg/h、15.91 kg/h,理论输气量Qm=31.34 L/h,注气针大小Q=20.89 L/h。由表2可知k1=400,根据式(10)～式(12)计算出挤塑模具尺寸d′=0.603 mm,d3=1.063 mm。
在实际生产中,我们选用导体d=(0.565±0.001)mm的单根裸铜线,并根据上述理论计算结果,结合本公司物理发泡串联线设备配置及实际生产情况,对工艺参数进行了如下设置:线速度v为(1 000±2)m/min,注气压力为(500±2)bar((50±0.2)MPa),注气针大小Q实际配置为22 L/h。按上述参数生产的7类缆成品的绝缘外径D为(1.340±0.005)mm、绝缘单线线电容CT为(100±2)pF/m、发泡度p为(61.9±2.0)%,经AESA网络分析仪测试该7类缆的衰减和输入阻抗均满足IEC 61156-5标准中的性能要求。这很好地说明了7类缆皮—泡—皮绝缘单线理论计算公式可成为实际生产时的依据与参考。
5 结束语
笔者结合7类SSTP数据通信电缆的长期设计、生产经验,对皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺的参数计算做了简单论述,相关内容可以作为7类缆皮—泡—皮绝缘单线生产时的依据与参考。虽然所述工艺计算经过生产与验证准确度较高,但是在实际在线生产时,还可能有其他因素对制造工艺参数造成影响,例如收、放线张力大小对导体直径的影响,温控活动水槽与机头的距离对发泡度及线电容的影响,导体预热温度对发泡度及线电容的影响等,对此应根据生产实际情况做相应调整。
摘要：7类SSTP(有总屏蔽的屏蔽双绞线)数据通信电缆的性能指标均与其绝缘单线的质量有关,这对7类缆的绝缘单线质量提出了较高的要求。结合长期的7类SSTP数据通信电缆的设计、生产经验,对皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺参数的计算做了详细论述,相关内容可以作为7类缆皮—泡—皮绝缘单线生产时的依据与参考。
关键词：7类数据电缆,绝缘,皮-泡-皮物理发泡挤出
参考文献
[1]王春江.电线电缆手册:第1册[M].北京:机械工业出版社,2008.
[2]郑玉东.通信电缆[M].北京:机械工业出版社,1982.
[3]汪祥兴.射频电缆设计手册[R].上海:电子工业部第二十三研究所,1996.