一种线缆间串扰噪声测量装置及测量方法

1.本发明是关于一种线缆间串扰噪声测量装置及测量方法，涉及电磁兼容技术领域。


背景技术：

2.随着科学技术的发展和进步，重离子加速器在医疗和科研领域得到了广泛的应用及发展。重离子加速器系统的设备有磁铁、磁铁电源、高频、真空、束流检测和网络控制等。由于其涉及系统庞大繁多，各种线缆沿整个加速器束流线敷设，既有电力电缆，又有信号线缆。
3.电力电缆和各类信号线缆由于平行布置，线缆间容易产生信号串扰，例如磁铁直流线缆上的高频噪声就很容易串扰到各类信号线缆内，继而影响控制和检测信号的准确性。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够测量线缆间串扰噪声，进而合理指导布线施工的线缆间串扰噪声测量装置及测量方法。
5.为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供的一种线缆间串扰噪声测量装置，该装置包括：
7.施扰线路，被配置为产生噪声源；
8.固定装置，被配置为用于调整受扰线缆和/或施扰线路的分布参数；
9.检测装置，用于检测所述受扰线缆的串扰噪声。
10.进一步地，所述施扰线路包括噪声发生器、施扰线缆和负载；所述施扰线缆的一端连接所述噪声发生器，所述施扰线缆的另一端连接所述负载，所述负载为承载信号设备。
11.进一步地，所述噪声发生器采用可发出设定频率范围的正弦和方波等信号的模拟噪声源。
12.进一步地，所述噪声发生器采用信号发生器。
13.进一步地，所述固定装置包括接地板、底座、线夹、垂直导轨、水平导轨和滑块；所述接地板上设置有所述底座，所述底座上间隔设置有至少两所述垂直导轨，相对设置在所述底座的所述垂直导轨之间连接有一所述水平导轨，每一所述垂直导轨的底部均通过一所述滑块滑动设置在所述底座上，每一所述水平导轨上均设置有若干用于夹设所述施扰线缆和受扰线缆的所述线夹。
14.进一步地，所述线夹内设置有用于对线缆进行支撑的线夹垫片。
15.进一步地，所述底座、垂直导轨和水平导轨均有刻度。
16.进一步地，所述检测装置包括电流探头和频谱仪，所述电流探头设置在所述受扰线缆近端和远端，用于检测所述受扰线缆近端和远端串扰噪声，所述频谱仪读取所述电流
探头数据并贮存串扰噪声。
17.进一步地，所述电流探头为卡钳式信号检测器。
18.第二方面，本发明还提供线缆间串扰噪声测量方法，包括：
19.确定施扰线缆和受扰线缆；
20.通过固定装置平行固定施扰线缆和受扰线缆；
21.设置噪声发生器发出噪声信号，通过固定装置对线缆的分布进行调整；
22.通过频谱仪测量受扰线线缆近端和远端串扰噪声，当串扰信号达到受扰线路设备可承受最大噪声限值，以此为依据完成线缆布线。
23.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下特点：
24.1、本发明搭建了测量线缆间串扰信号噪声的装置，能够测量不同线缆间串扰信号，依据设备可承受的干扰信号程度，可以选取不同的线缆类型和布线方案。
25.2、本发明通过测量不同线缆间串扰信号，评估线缆抗扰度性能。
26.综上，本发明可以广泛应用于电力电缆和各类信号线缆的布线施工中。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
28.图1为本发明实施例的线缆间串扰测量结构示意图；
29.图2为本发明实施例的平行线缆间串扰测量装置实物图；
30.图3为本发明实施例的固线夹实物图；
31.图4为本发明实施例的平行线缆间噪声串扰原理图；其中，
32.图中附图标记为：1-噪声发生器；2-施扰线缆；3-负载；4-控制器；5-受扰线缆；6-探测器；7-接地板；8-底座；9-线夹；10-垂直导轨；11-水平导轨；12-滑块；13-线夹垫片；14-电流探头；15-频谱仪。
具体实施方式
33.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
34.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的
情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
35.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
36.由于电力电缆和各类信号线缆由于平行布置，线缆间容易产生信号串扰。本发明提供一种线缆间串扰噪声测量装置及测量方法，该装置包括：施扰线路，被配置为产生噪声源；固定装置，被配置为用于调整受扰线缆和/或施扰线路的分布参数；检测装置，用于检测所述受扰线缆的串扰噪声。因此，本发明能够通过测量不同线缆间串扰信号，评估线缆抗扰度性能，可以广泛应用于电力电缆和各类信号线缆的布线施工中。
37.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.如图1、图2所示，本实施例提供的线缆间串扰噪声测量装置，包括施扰线路、受扰线路、固定装置和检测装置。
39.施扰线路，被配置为产生噪声源；
40.固定装置，被配置为用于调整受扰线路和/或施扰线路的分布参数；
41.检测装置，用于检测受扰线缆近端和远端串扰噪声。
42.在一个优选的实施例中，施扰线路包括噪声发生器1、施扰线缆2和负载3。施扰线缆2为施扰信号传输发射路由，一端连接噪声发生器1，另一端连接负载3，负载3为承载信号设备。
43.进一步地，噪声发生器1用于产生较大噪声，可影响其他系统的设备，噪声发生器1可以采用能够发出一定频率范围的正弦和方波等信号的模拟噪声源，如果单独评估线缆抗串扰能力，噪声发生器1也可以采用信号发生器，信号发生器可以更加方便的调节频率和波形，测量在不同频率的抗扰能力。
44.在一个优选的实施例中，受扰线路包括控制器4、受扰线缆5和探测器6，探测器6用于接收受扰线缆5传输的信号，控制器4用于对探测器6接收的信号进行处理，此为受扰线缆5的常规配置，在此不做赘述。
45.在一个优选的实施例中，固定装置为线缆承载系统，包括接地板7、底座8、线夹9、垂直导轨10、水平导轨11和滑块12。接地板7上设置有底座8，每一底座8上均间隔设置有至少两垂直导轨10(本实施例以两个为例进行说明，以此为例不限于此)，相对设置在底座8上的垂直导轨10之间连接有一水平导轨11，每一垂直导轨10的底部均通过一滑块12滑动设置在底座8上。每一水平导轨11上均设置有若干用于夹设施扰线缆2和受扰线缆5的线夹9。
46.进一步地，底座8、垂直导轨10和水平导轨11均有刻度，可以调整两条线缆平行长度、线缆间距和线缆离地高度。
47.进一步地，如图3所示，线夹9内可以设置有用于对线缆进行支撑的线夹垫片13。
48.进一步地，接地板7模拟良好大地，噪声发生器1、负载3、控制器4和探测器6均连接接地板7。
49.在一个优选的实施例中，检测装置包括电流探头14和频谱仪15，电流探头14为卡钳式信号检测器，卡设在受扰线缆5的近端和远端，用于检测受扰线缆5近端和远端串扰噪声，频谱仪15通过电流探头14读取并贮存串扰噪声。
50.在一个优选的实施例中，如图4所示，通过平行线缆串扰模型的分析，确定了信号强电、信号频率、线缆间距、线缆离地距离、线缆类型这些因素是造成串扰噪声大小的主要原因，串扰噪声在近端和远端造成的电压幅值分别为：
51.l＝0.14log(4h/d)；
52.m＝0.07log[1+(2h/d)2]；
[0053][0054][0055]
式中，l为线缆自感，m为线缆间互感，h为线缆离地平面高度，d为线缆平行间距；vb和vc分别为rb和rc两端的交流电压，f为干扰频率，l1、l2为施扰线缆和受扰线缆的自感，m为施扰线缆和受扰线缆之间的互感，r0位信号源阻抗，ra为负载阻抗，is为施扰线缆电流，噪声为rb为受扰线缆近端阻抗，rc为受扰线缆远端阻抗。近端串扰为受扰线缆离信号源近的一段线路的电压为vb，远端串扰为受扰线缆负载近的一段线路的电压为vc。
[0056]
下面通过具体实施例详细说明本发明的线缆间串扰噪声测量装置的测量方法。
[0057]
本实施例中某加速器装置中所使用的线缆类型如下表1所示，有7类信号传输线，这些线缆沿加速器束流线平行排布，平行距离约为10m，线缆桥架高度约为0.2m。其中，直流电缆为磁铁电源直流输出电缆，携带有较强的高频共模噪声，为本实施例系统的噪声发生器1。由于其中配电设备不怕其他信号干扰，光缆不会产生电磁干扰，所以配电电缆和光缆无需测量。因此，本实施例中由噪声源电缆串扰可能造成影响的线缆只有rvvp多芯线、网线和同轴线三种。表2为三种信号线连接设备在0.15khz-30mhz频段内，近端和远端可承受的最大噪声水平。
[0058]
本实施例实施时采用磁铁电源为噪声发生器1，确定直流电缆为施扰线缆2，负载3为磁铁，本线路为施扰线路；依次将rvvp多芯线、网线和同轴线定义为受扰线缆5，接好各自控制器4和探测器6平行固定线缆，线缆平行长度l调整到10m，离地间距h为0.2m，线缆间距d以0.1m为增量从0调整至1m，通过频谱仪15测量受扰线路近端和远端串扰噪声，当串扰信号达到设备可承受最大噪声的限值，以此为依据确定工程中两类信号线缆敷设间距和方式。
[0059]
表1加速器系统采用线缆类型
[0060]
序号123456线缆类型配电电缆直流电缆rvvp多芯线网线同轴线光缆
[0061]
表2加速器某控制器可承受最大噪声水平
[0062][0063]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描
述中，参考术语“一个优选的实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0064]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。