電纜的屏蔽措施

電纜和引線在人們未意識到的情況下可以作為天線，同時接收和發(fā)射電磁干擾 (EMI) 信號。采取屏蔽措施往往是非常必要的。

屏蔽層是一層額外的導(dǎo)線，附加在電線或電纜之上，幫助將屏蔽層內(nèi)導(dǎo)線的電磁場與屏蔽層外部的電磁場隔離開來。屏蔽層可以設(shè)置在每條獨(dú)立的導(dǎo)線上，安置在成組的導(dǎo)線上，或者覆蓋住電纜內(nèi)部整條捆扎起的導(dǎo)線束。通常有必要整合起多個屏蔽層，在這一情況下，每個屏蔽層往往在電氣上相互保持絕緣。

屏蔽的有效性與屏蔽層有關(guān)，可以反射一部分的電磁干擾，但同時也會吸收掉一部分，然后將其引向接地。在這兩種情況下，部分能量仍會抵達(dá)信號導(dǎo)線處，但是都會經(jīng)過高度的衰減，不會引起可產(chǎn)生問題的干擾。

生理信號本質(zhì)上是一種模擬信號，信號強(qiáng)度一般非常低。這樣，任何干擾都非常不利，因而需要考慮使用有效的信號屏蔽措施，這非常重要。

最常見的屏蔽位置是電纜或電線外護(hù)套的正下方。然而，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的電纜可能由多個部分組成(子纜)，分別含有一個或多個屏蔽層。

屏蔽措施有助于防止有害的外部干擾，但也常常用于防止電纜內(nèi)部產(chǎn)生干擾。在眾多醫(yī)療應(yīng)用中非常常見的、電纜中同時含有供電和信號線路的情況下，這將作為一項(xiàng)重要的考慮因素。

形形色色的屏蔽方法都有利有弊，我們將具體的研究螺旋屏蔽、編織屏蔽和金屬箔屏蔽。

一，螺旋屏蔽或服務(wù)屏蔽

螺旋屏蔽，也稱為服務(wù)屏蔽，含有圍繞絕緣導(dǎo)線呈螺旋狀纏繞呈一層或多層的電線(通常為鍍錫或鍍銀銅線)。螺旋屏蔽的特點(diǎn)在于，具有出色的撓性和彎曲壽命，以及 85-95% 的覆蓋率。螺旋屏蔽還易于端接，在提供低頻保護(hù)時的效率最高。

如果屏蔽層的每股電線分離開來，螺旋屏蔽的有效性將喪失，這一情況在多次彎曲后可能發(fā)生。

螺旋屏蔽在采用特氟龍纏繞的情況下具有 95% 的覆蓋率，具有出色的撓性與彎曲壽命

在較多次數(shù)的彎曲后，螺旋屏蔽的電線股呈開放狀態(tài)

二，編織屏蔽編織屏蔽可以同時為高頻和低頻干擾提供出色的防護(hù)效果，同時還可保持良好的撓性與彎曲壽命。 編織屏蔽通常含有兩組銅絞線，在相反的方向上編織而成；其中一組在左手方向鋪設(shè)，而另一組在右手方向鋪設(shè)。由于采用了這種設(shè)計(jì)，編織屏蔽具有良好的撓性。 大多數(shù)采用了編織屏蔽的電纜都指定需要達(dá)到 80% 到 95% 的覆蓋率。編織層的覆蓋率越高，對電磁干擾的屏蔽效果就越好。編織屏蔽不可能達(dá)到100% 的覆蓋率，這是因?yàn)樵陔娋€股相互穿過的各點(diǎn)處，總是會出現(xiàn)泄漏。 除了覆蓋的百分比外，編織層的緊密度也會對性能產(chǎn)生影響。覆蓋率較高的緊密編織層在屏蔽上的效果更好，但是將使電纜或電線的撓性降低。較為松弛的編織層撓性較高，但是屏蔽的效果則有所降低。

在編織屏蔽的長度方向上布置加蔽線有利于端接操作

編織屏蔽難以進(jìn)行端接作業(yè)，除非編織層“經(jīng)仔細(xì)梳理并處理為尾纜– 也就是說，將左右兩側(cè)鋪設(shè)的導(dǎo)線結(jié)合到一起，使其成為一條單對的絞合線”。“梳理”和端接編織屏蔽所付出的額外人工會增加電纜組件的成本。在某些配置下，沿屏蔽層的長度方向添加一條加蔽線可以方便屏蔽層的端接作業(yè)。 在彎曲次數(shù)過多時，由于相互重疊的電線股相互摩擦，可能造成編織批屏蔽斷開。如果發(fā)生這一情況，則斷開的電線股會損壞絕緣層，導(dǎo)致電纜故障。對于需要非常多次的彎曲的應(yīng)用，編織屏蔽可能并不是最好的選擇。 三，金屬箔屏蔽

金屬箔屏蔽需要使用加蔽線以方便屏蔽層的端接作業(yè) 金屬箔屏蔽中含有金屬箔，通常為鋁箔，層壓到聚酯或聚丙烯薄膜上。金屬箔屏蔽可提供 100% 的覆蓋率，金屬箔一般以各層重疊的方式圍繞著電纜芯線纏繞起來。100% 的覆蓋率只是一項(xiàng)物理屬性，并不表示金屬箔屏蔽可以100% 的屏蔽掉電磁干擾。金屬箔屏蔽對于高頻和低頻干擾的屏蔽都非常有效。金屬箔屏蔽的重量更輕、體積更小，一般來說，與編織屏蔽或螺旋屏蔽相比，對于電纜或電線組件增加的成本也較少。 金屬箔屏蔽的撓性可能要高于編織屏蔽，但是彎曲壽命一般會較短。加蔽線在于金屬箔屏蔽接觸的電纜上沿其長度布設(shè)，從而可以對金屬箔屏蔽實(shí)施可靠的電氣端接作業(yè)。

復(fù)雜的多芯電纜示例，其中金屬箔屏蔽位于內(nèi)部導(dǎo)線上，同時具有外部的編織屏蔽 組合屏蔽組合屏蔽含有多個屏蔽層或者采用多種屏蔽方式，在更廣的頻譜上具有最高的效率。組合的金屬箔上編織屏蔽方式將編織屏蔽的強(qiáng)度與撓性以及金屬箔屏蔽的 100% 的覆蓋率這些優(yōu)勢良好的結(jié)合到了一起。 常用屏蔽方法比較下表對討論過的三種屏蔽方式進(jìn)行了對比，并且總結(jié)了每種屏蔽方式的電氣性能與機(jī)械性能：

電纜屏蔽特性

電纜上固定鐵氧體磁珠

鐵氧體磁珠鐵氧體磁珠本身不提供屏蔽，但是具有屏蔽效應(yīng)。在高頻噪聲構(gòu)成問題的情況下，通常會使用鐵氧體衰減器。衰減器圍繞電纜放置，吸收在電纜上傳播的、多余的外來能量。低頻信號及直流信號只會在導(dǎo)線上傳送，不會受到阻擋，但是頻率更高的信號將被抑制并損耗，從而降低電磁干擾。 總結(jié)電磁干擾與射頻干擾可造成信號退化，使得診斷過程極為困難，甚至無法實(shí)行診斷。有效的屏蔽可以降低有害干擾，減少設(shè)備內(nèi)部所需的有源濾波工作量。