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扁形电缆的屏蔽效力测试步骤有哪些？

所属分类：企业新闻颁布功夫：2025-07-27 08:06:40

扁形电缆的屏蔽效力测试是评估其抑造电磁滋扰（EMI）能力的关键环节，尤其在高频通讯、工业自动化、新能源汽车等场景中，屏蔽效力直接影响信号齐全性和设备不变性。以下是扁形电缆屏蔽效力测试的具体步骤、流程及当苦衷项：

一、屏蔽效力的主题界说

屏蔽效力（Shielding Effectiveness, SE）指屏蔽体对电磁波的衰减能力，通常用分贝（dB）暗示：

$SE = 20 lo g_{10} (\frac{E _{1}}{E _{2}}) 或 SE = 20 lo g_{10} (\frac{H _{1}}{H _{2}})$

其中， $E_{1} / H_{1}$ 为未屏蔽时的电场/磁场强度， $E_{2} / H_{2}$ 为屏蔽后的强度。SE值越高，屏蔽成效越好（如60dB暗示衰减至原强度的0.1%）。

二、测试步骤分类

凭据测试道理和利用场景，扁形电缆的屏蔽效力测试可分为以下四类：

1. 传输线法（Triaxial/Coaxial Method）

道理：将电缆置于同轴或三轴测试装置中，通过注入滋扰信号并丈量屏蔽层前后信号衰减。
合用场景：高频段（1MHz~3GHz）屏蔽效力测试，尤其适合尝试室精密丈量。
测试步骤：

样品筹备：

截取1~3米长的扁形电缆，保留齐全屏蔽层（如铝箔+编织网）。
对多芯电缆，需分离各芯线并端接匹配负载（如50Ω）。

装置搭建：

三轴法：内导体（信号源）→ 绝缘层 → 屏蔽层（接管到端）→ 表导体（参考地）。
同轴法：将电缆插入同轴测试夹具，屏蔽层与夹具表导体衔接。

参数设置：

频率领域：凭据尺度选择（如IEC 62153-4-4划定1MHz~1GHz）。
信号功率：通常为-20dBm（预防非线性失真）。

数据采集：

使用网络分析仪（VNA）丈量S21参数（传输损耗），转换为屏蔽效力：

$SE = ? S_{21} (dB)$

了局判定：

对比尺度要求（如汽车电子EN 50306划定100MHz时SE≥60dB）。

利益：精度高（±1dB），可覆盖宽频段。
弊端：设备成本高，需专业操作。

2. 屏蔽室法（Shielded Enclosure Method）

道理：在屏蔽室内通过发射天线产生电磁场，用接管天线丈量屏蔽前后场强变动。
合用场景：低频段（10kHz~100MHz）或大型电缆系统的整体屏蔽评估。
测试步骤：

屏蔽室要求：

屏蔽效力≥100dB（30MHz~1GHz），预防环境滋扰。
内部铺设吸波资料（削减反射）。

样品安插：

将扁形电缆围绕成直径≥10倍表径的圆圈，固定于转台上。
屏蔽层一端接屏蔽室地，另一端开路或接负载。

测试配置：

发射天线：对数周期天线（覆盖10kHz~3GHz）。
接管天线：电场探头或环形天线（凭据测试频率选择）。
信号源：频谱分析仪或EMC测试系统。

数据采集：

旋转转台360°，纪录分歧角度下的最大场强值。
推算屏蔽效力：

$SE = 20 lo g_{10} (\frac{E _{无屏蔽}}{E _{屏蔽}})$

了局判定：

切合尺度要求（如CISPR 32划定10m测试距离下SE≥40dB）。

利益：仿照真实电磁环境，适合系统级测试。
弊端：屏蔽室成本高，低频段测试误差较大。

3. 电流探头法（Current Probe Method）

道理：通过电流探头丈量屏蔽层上的感应电流，推算屏蔽效力。
合用场景：急剧评估屏蔽层的陆续性（如编织网覆盖率检测）。
测试步骤：

样品筹备：

截取0.5~1米长的电缆，屏蔽层两端短接。

装置搭建：

将电缆穿过电流探头（如Fischer F-33-1），探头接频谱分析仪。
在电缆左近搁置滋扰线圈（产生交变磁�。�。

参数设置：

频率领域：10kHz~100MHz（覆盖常见滋扰频段）。
滋扰线圈电流：1A（恒定）。

数据采集：

丈量屏蔽层感应电流 $I_{2}$ ，推算无屏蔽时的理论电流 $I_{1}$ （基于线圈参数）。
屏蔽效力：

$SE = 20 lo g_{10} (\frac{I _{1}}{I _{2}})$

了局判定：

编织网覆盖率不实时，SE在高频段会显著降落（如覆盖率80%时，100MHz处SE可能低于40dB）。

利益：操作单一，适合出产线急剧检测。
弊端：无法直接丈量电场屏蔽效力，需结合其他步骤验证。

4. 混响室法（Reverberation Chamber Method）

道理：利用混响室内多蹊径反射产生统计均匀的电磁场，通过统计步骤推算屏蔽效力。
合用场景：高频段（300MHz~18GHz）或复杂电磁环境下的屏蔽评估。
测试步骤：

混响室要求：

品质因数（Q值）≥1000（确保场均匀性）。
搅拌器（模式搅拌器或平台旋转）用于扭转场散布。

样品安插：

将扁形电缆悬挂于混响室内，屏蔽层接参考地。
对多芯电缆，需端接匹配负载以预防反射。

测试配置：

发射天线：宽带 horn 天线（覆盖300MHz~18GHz）。
接管天线：对数周期天线或波导探头。
信号源：矢量信号分析仪（VSA）。

数据采集：

启动搅拌器，纪录1000次以上场强采样值。
推算屏蔽效力的均匀值和尺度差：

$SE = 20$

了局判定：

切合尺度要求（如IEEE 299.1划定1GHz时SE≥50dB）。

利益：场均匀性好，适合高频段测试。
弊端：设备复杂，测试功夫较长（通常需数幼时）。

三、关键测试参数与尺度

频率领域：

低频：10kHz~1MHz（合用电流探头法）。
中频：1MHz~1GHz（合用传输线法、屏蔽室法）。
高频：1GHz~18GHz（合用混响室法）。

测试尺度：

IEC 62153-4-4：传输线法测试金属屏蔽层效力。
CISPR 32：屏蔽室法测试电子设备电磁兼容性。
IEEE 299.1：混响室法测试屏蔽效力。
EN 50306：轨路交通用电缆屏蔽效力要求。

样品长度：

传输线法：≥1米（削减端部反射）。
屏蔽室法：可围绕（但需预防自感滋扰）。

四、常见问题与解决规划

测试了局颠簸大：

原因：屏蔽层接触不良或测试环境滋扰。
处置：查抄屏蔽层与接地端的衔接（如焊接质量），并在屏蔽室内进行测试。

高频段屏蔽效力降落：

原因：屏蔽层“趋肤效应”导致高频电流集中在表表，若屏蔽层存在缝隙或孔洞，会显著降低效力。
处置：优化屏蔽层结构（如增长铝箔厚度或编织密度），或选取双层屏蔽设计。

多芯电缆耦合滋扰：

原因：芯线间信号串扰影响屏蔽效力丈量。
处置：对多芯电缆，需分离各芯线并端接匹配负载，或选取三轴测试装置隔离滋扰。

五、现实利用案例

案例1：新能源汽车高压扁形电缆屏蔽测试
某电动汽车用600V DC扁形电缆需满足ISO 11452-2尺度（100kHz~400MHz屏蔽效力≥60dB）。测试规划：

步骤：传输线法（三轴夹具）+ 屏蔽室法（补充验证）。
了局：100MHz时SE=65dB，400MHz时SE=58dB（切合尺度）。
改进：针对高频段降落问题，将编织网覆盖率从85%提升至95%，SE在400MHz时提升至62dB。

案例2：工业自动化以太网扁形电缆屏蔽测试
某PROFINET电缆需通过IEC 62153-4-4尺度（1MHz~1GHz屏蔽效力≥40dB）。测试规划：

步骤：传输线法（同轴夹具）+ 电流探头法（急剧筛查）。
了局：100MHz时SE=45dB，1GHz时SE=38dB（靠近尺度限值）。
优化：在铝箔与编织网间增长导电胶，1GHz时SE提升至42dB。

六、测试设备选型建议

网络分析仪（VNA）：

推荐型号：Keysight E5063A（100kHz~3GHz）、Rohde & Schwarz ZNB40（100kHz~40GHz）。
关键参数：动态领域≥120dB，轨迹噪声≤0.005dB。

屏蔽室：

推荐尺寸：3m×3m×3m（满足1m测试距离要求）。
屏蔽效力：≥100dB（30MHz~1GHz），≥80dB（1GHz~18GHz）。

混响室：

推荐体积：≥10m?（Q值≥1000）。
搅拌器：模式搅拌器（带宽≥1GHz）或平台旋转（快率≥5rpm）。

总结

扁形电缆的屏蔽效力测试需凭据频率领域、利用场景和尺度要求选择相宜步骤：

高频段（>1GHz）：优先选择混响室法或传输线法。
低频段（<100MHz）：选取屏蔽室法或电流探头法。
急剧筛查：电流探头法结合传输线法验证。
例如，某航空电缆通过传输线法（1MHz~1GHz）和混响室法（1GHz~18GHz）结合测试，发显炝蔽效力在800MHz处出现拐点，最终通过优化屏蔽层资料（从铜箔改为银镀铜）将SE提升至70dB，满足航空电子严苛要求。

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