通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置及方法与流程

本发明涉及一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置及方法。

背景技术：

通信线缆被广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的“血管”和“神经”，也是人们日常生活中必要的基础产品。在通信电缆运行过程中，电缆中传输的高频信号对外辐射一方面会对外部环境造成电磁干扰，更重要的是，泄露的电磁信号同样也会造成信息的泄露，对信息传输安全有很大的威胁；尤其是在电缆接头部分，目前通信电缆接头多数由接头屏蔽罩续接电缆的屏蔽层，同样接头部分也是电磁泄露最严重的部分；另一方面电缆接头屏蔽罩种类较多，在特定工程应用中也需要对多种电缆接头屏蔽罩进行对比选择，因此需要提出一种能够有效测量电缆接头屏蔽罩屏蔽效能的测量装置及方法，正确测量和评估屏蔽罩的屏蔽效果。

公开号为cn106249104a的专利主要针对电缆屏蔽层的实时状态进行在线监测，能够监测到电缆屏蔽层有无破损或者锈蚀等故障，但是无法确切测量出电缆屏蔽层的屏蔽效能值，更无法对不同频率下的电缆屏蔽层或者不同类型的电缆接头屏蔽罩的屏蔽效能进行详细分析和比较；因此提出本专利，可以测量不同的电缆接头屏蔽罩，在不同频率下的屏蔽效能表现，并可以分别对电场和磁场进行分析，可全面了解电缆接头屏蔽罩对特定电磁信号的屏蔽效果，以便于电缆接头屏蔽罩制作材料的改进和与之相关的信息安全评估。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置及方法。

本发明的目的是提供一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量方法，本方法通过对不同频率下的电场强度和磁场强度的单独测量，可对电缆屏蔽罩的屏蔽效能的频谱以及屏蔽电磁场的类型进行独立分析，可更直观地得到屏蔽罩的性能曲线。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置，包括模拟信号发生单元、待测接头屏蔽罩单元、信号放大和发射单元和电磁信号检测单元，其中：

所述模拟信号发生单元，被配置为模拟和产生电缆芯线中传输信号的频率和波形，产生正弦波和方波信号；

所述待测屏蔽罩单元，被配置为设置在待测的电缆接头的屏蔽罩；

所述信号放大和发射单元，被配置为设置在屏蔽罩内，将模拟信号发生单元产生的信号进行放大和向周围空间发射，模拟电缆运行中向外辐射的电磁信号；

所述电磁信号检测单元，被配置为对空间中电场和三个轴向的磁场分别进行测量，并可单独测量固定频点的电磁场强度，通过向模拟电缆施加辐射的电磁信号，对电缆不同位置处的各个方向的电场和磁场的测量，实现测量电缆接头屏蔽罩的屏蔽效能。

进一步的，所述模拟信号发生单元生成的正弦波和方波信号的频率范围：直流～100mhz。

进一步的，所述电缆芯线为固定型号和长度的通信电缆，以模拟实际应用中信号传输的长度和实际使用的电缆型号，且型号和长度根据实际情况进行确定。

进一步的，所述屏蔽罩是用于对通信电缆接头位置的电缆屏蔽层进行接续的一种电缆接头配件，作用是通过标准工艺进行施工和安装后，可以保证电缆接头位置的通信线对中传输的信号无法或者尽可能少的以电磁波的形式辐射到外部空间，确保信息安全；屏蔽罩一般是由铝、不锈钢等金属材料制作而成，也有一些特种的屏蔽罩为增强屏蔽效能，采用特殊的防磁场、防电场的复合材料构成。本专利中，屏蔽罩、电缆接头屏蔽罩、接头屏蔽罩均指某种类型的通信电缆接头屏蔽罩，可以是任何一种类型。本专利也可以对多种类型的屏蔽罩进行屏蔽效能测量，从而对比不同屏蔽罩之间的屏蔽效能表现。

进一步的，所述信号放大和发射单元，包括小环天线和功率电阻，所述小环天线由漆包线绕制不同的匝数制成，通过调节小环天线的匝数，控制对电缆芯线中电磁信号辐射的放大倍数，功率电阻与小环天线串联共同组成信号放大和发射单元。

进一步的，所述漆包线的线径和匝数可根据屏蔽罩的容量进行调节。

基于上述测量装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)信号模拟单元的输出端与通信电缆的一对芯线相连，该芯线的在另一端接头屏蔽罩内与信号放大和发射单元串联，并标记清楚小环天线的线圈的轴向位置，按照电缆接头屏蔽罩的接续工艺将屏蔽罩接好；

(2)设定信号类型和频率，然后按下输出按钮开始输出设定好的信号；

(3)将电磁信号监测单元的内置天线方向与小环天线的轴向平行放置，选择与模拟信号发生单元相同的信号频率，并选择磁场x轴方向的测量，读取强度值并记录；分别选择磁场y轴方向、磁场z轴方向和电场(由电磁场的特性，电场可直接测得总电场的值，无需选择不同轴向进行测量)，进行测量和数据读取与记录；

(4)改变模拟信号发生单元的信号频率，重复步骤(2)-(3)，得到不同频率下的电磁场强度；

(5)拆掉待测电缆屏蔽罩，并保持小环天线和电磁信号测量单元的位置不变，重复步骤(2)-(4)，得到没有屏蔽罩覆盖时的电磁场强度；

(6)对得到的数据进行分析和计算，最终得到待测屏蔽罩单元的屏蔽效能。

所述步骤(3)中，放置位置距离屏蔽罩的位置小于20cm，并固定好，在后续测量步骤中，待测屏蔽罩单元和电磁信号检测单元的位置保持不变。

所述步骤(3)中，电磁信号检测单元与模拟信号发生单元产生的信号频率相同，并全面地对电场和磁场进行测量。

所述步骤(6)中，对数据进行分析和计算的计算过程包括：

根据低频段屏蔽效能公式：

公式(1)～(3)中：

sh——屏蔽材料对磁场的屏蔽效能，单位为分贝(db)；

se——屏蔽材料对电场的屏蔽效能，单位为分贝(db)；

h1——无屏蔽材料时的接收磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

h2——有屏蔽材料时的接收磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

e1——无屏蔽材料时的接收电场强度，单位为伏特每米(v/m)；

e2——有屏蔽材料时的接收电场强度，单位为伏特每米(v/m)；

h——总磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

hxyhyzhzx——分别为测量位置xy、yz、zx三个方向的磁场强度值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)信号放大和发射单元的增加和设计：克服了直接进行电磁场强度测量时，辐射信号过小，且周围电磁环境复杂，无法有效测量屏蔽罩屏蔽效能的问题(测量结果容易受周围噪声的影响)；通过对特定电磁信号的放大，减小了周围环境噪声对测量结果的影响，提高了测量精度；同时该单元增加了保护器件(电阻)，防止短路；

2)通过加入固定型号和长度通信电缆(电缆的型号和长度可根据需求改变)，提出了一整套模拟实际通信电缆运行的，针对电缆接头屏蔽罩屏蔽效能的测量装置及方法，测量结果更严谨，更接近实际应用；

3)通过对不同频率下，电场和磁场强度的单独测量，可对电缆屏蔽罩的屏蔽效能的频谱以及电磁信号的类型进行独立分析，可更直观地得到屏蔽罩的性能曲线，可全面了解电缆接头屏蔽罩对特定电磁信号的屏蔽效果，以便于电缆接头屏蔽罩制作材料的改进和与之相关的信息安全评估。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明装置硬件组成示意图；

图2为本发明的硬件装置中电磁信号检测单元结构示意图。

图3为实际测量数据结果一示意图；

图4为实际测量数据结果二示意图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置，包括以下几个单元：模拟信号发生单元、待测接头屏蔽罩单元、信号放大和发射单元、电磁信号检测单元，另外为保证测量结果的准确性，需要配合固定型号和长度的通信电缆进行测量。

模拟信号发生单元，用于模拟和产生电缆芯线中传输信号的频率和波形；考虑到市话通信电缆中信号的频率和信号调制制式，要求信号模拟单元可以产生正弦波和方波信号；频率范围：直流～100m；

固定型号和长度的通信电缆，后面简称通信电缆，用于模拟实际应用中信号传输的长度和实际使用的电缆型号，该部分在测试过程中，可根据实际情况进行确定和选择；

待测屏蔽罩单元，是指待测的电缆接头屏蔽罩样本，后面简称屏蔽罩；

信号放大和发射单元，是指将模拟信号发生单元产生的信号进行放大和向周围空间发射(一般指周围空气中或屏蔽罩内灌封的介质中)。由于在电缆实际使用过程中，芯线中向外辐射的电磁信号都比较弱(相对于辐射电磁能量而言)，很难通过电磁信号监测单元直接测量，因此本专利增加该信号放大和发射单元，人为模拟电缆运行中向外辐射的电磁信号，使电缆接头屏蔽罩的屏蔽效能的测量成为可能。

信号放大和发射单元主要由小环天线、功率电阻组成；其中，小环天线一般由漆包线绕制不同的匝数制成，通过调节小环天线的匝数，可以控制对电缆芯线中电磁信号辐射的放大倍数，另外，由于电缆屏蔽罩内空间的限制，漆包线的线径和匝数需要根据经验灵活调节；功率电阻与小环天线串联共同组成信号放大和发射单元，主要作用是防止短路，保护该单元的安全；

电磁信号监测单元，主要采用高精度、便携式的低频电磁场强度频谱分析仪，简称场强分析仪，推荐型号:e61；该场强分析仪可对空间中三个轴向的电场和磁场分别进行测量，并可单独测量固定频点的电磁场强度。

如图2所示，一种通信电缆接头屏蔽罩屏蔽效能测量的装置中的模拟信号发生单元，用于模拟和产生电缆芯线中传输信号的频率和波形；考虑到市话通信电缆中信号的频率和信号调制制式，要求信号模拟单元可以产生正弦波和方波信号；频率范围：直流-100mhz；

如图3和图4所示，可更直观的看出，新型低频材料屏蔽罩比铝制屏蔽罩在低频段(300hz～14khz)的屏蔽效能更高，在高频段屏蔽效能差异不大；且二者屏蔽效能的差异主要体现在对磁场强度的屏蔽上。

测量方法和步骤：

(1)首先连接各个模块：信号模拟单元的输出端与通信电缆的一对芯线相连，该芯线的在另一端接头屏蔽罩内与信号放大和发射单元串联，并标记清楚小环天线的线圈的轴向位置，便于后续测量；按照电缆接头屏蔽罩的接续工艺将屏蔽罩接好。

(2)调节模拟信号发生单元：设备上电后，首先设定信号类型和频率，然后按下输出按钮开始输出设定好的信号；

(3)使用电磁信号检测单元进行特定频率下的电磁波的测量：将场强分析仪的内置天线方向与小环天线的轴向平行放置，放置位置距离屏蔽罩的位置小于20cm，并固定好(后续测量步骤中，待测屏蔽罩单元和电磁信号检测单元的位置保持不变)；打开电磁信号检测单元的设置目录，选择与模拟信号发生单元相同的信号频率，并选择磁场x轴方向的测量，按下测量按钮，等待读数稳定之后读取强度值并记录；记录完毕后再次打开设置目录，分别选择磁场y轴方向、磁场z轴方向、电场，三种类型按照上述方法进行测量和数据读取与记录；

(4)控制变量：改变模拟信号发生单元的信号频率，重复2-3步骤，得到不同频率下的电磁场强度；

(5)拆掉待测电缆屏蔽罩，并保持小环天线和电磁信号测量单元的位置不变，重复2-4步骤，得到没有屏蔽罩覆盖时的电磁场强度；

(6)将以上步骤得到的数据进行分析和计算，最终得到待测屏蔽罩单元的屏蔽效能。

步骤3中，电磁信号检测单元，也就是场强分析仪，其使用方法可参考说明书，设置要点是要与模拟信号发生单元产生的信号频率相同，并全面地对电场和磁场进行测量；

步骤6中，对数据进行分析和计算的主要理论基础是：

根据低频段屏蔽效能公式：

公式(1)～(3)中：

sh——屏蔽材料对磁场的屏蔽效能，单位为分贝(db)；

se——屏蔽材料对电场的屏蔽效能，单位为分贝(db)；

h1——无屏蔽材料时的接收磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

h2——有屏蔽材料时的接收磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

e1——无屏蔽材料时的接收电场强度，单位为伏特每米(v/m)；

e2——有屏蔽材料时的接收电场强度，单位为伏特每米(v/m)；

h——总磁场强度，单位为安培每米(a/m)；

hxyhyzhzx——分别为测量位置xy、yz、zx三个方向的磁场强度值。

本发明信号放大和发射单元的增加和设计：克服了直接进行电磁场强度测量时，辐射信号过小，且周围电磁环境复杂，无法准确测量屏蔽罩屏蔽效能的问题(测量结果容易受周围噪声的影响)；同时该单元增加了保护器件(电阻)，防止短路；

同时，本发明还通过加入固定型号和长度通信电缆(电缆的型号和长度可根据需求改变)，提出了一整套模拟实际通信电缆运行的，针对电缆接头屏蔽罩屏蔽效能的测量装置及方法，测量结果更严谨，更接近实际应用；

通过对不同频率下，电场和磁场强度的单独测量，可对电缆屏蔽罩的屏蔽效能的频谱以及类型进行独立分析，可更直观地得到屏蔽罩的性能曲线。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。