屏蔽線的作用及使用方法

屏蔽電纜

屏蔽線是使用金屬網(wǎng)狀編織層把信號線包裹起來的傳輸線，編織層一般是紅銅或者鍍錫銅。

屏蔽線是為減少外電磁場對電源或通信線路的影響，而專門采用的一種帶金屬編織物外殼的導(dǎo)線。這種屏蔽線也有防止線路向外輻射電磁能的作用。

屏蔽層需要接地，外來的干擾信號可被該層導(dǎo)入大地。否則，只有屏蔽電場耦合干擾能力，而無抑制磁場耦合干擾能力。

屏蔽電纜的屏蔽層主要由銅、鋁等非磁性材料制成，并且厚度很薄，遠(yuǎn)小于使用頻率上金屬材料的集膚深度（所謂趨膚效應(yīng)是指電流在導(dǎo)體截面的分布隨頻率的升高而趨于導(dǎo)體表面分布，頻率越高，趨膚深度越小，即頻率越高，電磁波的穿透能力越弱），屏蔽層的效果主要不是由于金屬體本身對電場、磁場的反射、吸收而產(chǎn)生的，而是由于屏蔽層的接地產(chǎn)生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果。

結(jié)構(gòu)

包裹的導(dǎo)體叫屏蔽層，一般為導(dǎo)電布，編織銅網(wǎng)或銅（鋁）鉑。

**普通：**絕緣層+屏蔽層+導(dǎo)線；

**高級：**絕緣層+屏蔽層+信號導(dǎo)線+屏蔽層接地導(dǎo)線。

屏蔽線

屏蔽層一般需要接地。屏蔽線的作用是將電磁場噪聲源與敏感設(shè)備隔離，切斷噪聲源的傳播路徑。

屏蔽分為主動屏蔽和被動屏蔽，主動屏蔽目的是為了防止噪聲源向外輻射，是對噪聲源的屏蔽；被動屏蔽目的是為了防止敏感設(shè)備遭到噪聲源的干擾，是對敏感設(shè)備的屏蔽。

屏蔽線的屏蔽層不允許多點(diǎn)接地，因?yàn)椴煌慕拥攸c(diǎn)總是不一樣的，各點(diǎn)存在電位差。

如多點(diǎn)接地，在屏蔽層形成電流，不但起不到屏蔽作用，反而引進(jìn)干擾，尤其在變頻器用的多的場合里，干擾中含有各種高次諧波分量，噪聲影響更大，應(yīng)特別注意。

屏蔽布線系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容（EMC）特性。

電磁兼容（EMC）是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不能產(chǎn)生過量的電磁輻射。

也就是說，要求該設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作，同時又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

屏蔽電纜的屏蔽原理不同于雙絞的平衡抵消原理，屏蔽電纜是在四對雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔，利用金屬對電磁波的反射、吸收和趨膚效應(yīng)原理，有效的防止外部電磁干擾進(jìn)入電纜，同時也阻止內(nèi)部信號輻射出去，干擾其它設(shè)備的工作。

實(shí)驗(yàn)表明，頻率超過5MHz的電磁波只能透過38μm厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38μm，就使能夠透過屏蔽層進(jìn)入電纜內(nèi)部的電磁干擾的頻率主要在5MHz以下。

而對于5MHz以下的低頻干擾可應(yīng)用雙絞線的平衡原理有效的抵消。

屏蔽線的一端接地，另一端懸空

當(dāng)信號線傳輸距離比較遠(yuǎn)的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導(dǎo)致兩個接地點(diǎn)電位不同，此時如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對信號形成干擾，因此這種情況下一般采取一點(diǎn)接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。

兩端接地屏蔽效果更好，但信號失真會增大。

屏蔽線接法

《GB50217-1994電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》——3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構(gòu)成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，宜用集中式一點(diǎn)接地。

（2）除（1）項(xiàng)等需要一點(diǎn)接地情況外的控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)的干擾較大，宜采用兩點(diǎn)接地；靜電感應(yīng)的干擾較大，可用一點(diǎn)接地。雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽，宜對內(nèi)、外屏蔽分用一點(diǎn)，兩點(diǎn)接地。

（3）兩點(diǎn)接地的選擇，還宜考慮在暫態(tài)電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

《GB50057-2000建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》——第6.3.1條規(guī)定：當(dāng)采用屏蔽電纜時其屏蔽層應(yīng)至少在兩端等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。其原理是：

（1）單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應(yīng)。

（2）雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內(nèi)層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強(qiáng)度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應(yīng)的電壓。如果是防止靜電干擾，必須單點(diǎn)接地，不論是一層還是二層屏蔽。因?yàn)閱吸c(diǎn)接地的靜電放電速度是最快的。

但是，以下兩種情況除外：

（1）外部有強(qiáng)電流干擾，單點(diǎn)接地?zé)o法滿足靜電的最快放電。如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點(diǎn)接地。當(dāng)然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強(qiáng)度，不是消除干擾，這時必須多點(diǎn)接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點(diǎn)接地是最佳選擇。

比如，企業(yè)中的電纜橋架其實(shí)就是外屏蔽層，它是必須多點(diǎn)接地的，第一道防線，減小干擾源的強(qiáng)度。內(nèi)層屏蔽層（其實(shí)，大家不會買雙層的電纜，一般是外層就是電纜橋架，內(nèi)層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點(diǎn)接地，因?yàn)橥獠繌?qiáng)度已經(jīng)減少，盡快放電，消除干擾才是內(nèi)層的目的。

（2）外部電擊和防雷等安全的要求。這種情況必須要兩層防護(hù)，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的，保證人身和設(shè)備安全的，必須多點(diǎn)接地。內(nèi)層才是防止干擾的，所以必須單點(diǎn)接地。

一點(diǎn)接地不是“一點(diǎn)”接地

最后需要強(qiáng)調(diào)的是，“一點(diǎn)接地”，千萬不要狹義的理解為一個螺絲栓點(diǎn)，那樣的話就大錯特錯了。關(guān)鍵是要理解西門子的傳動裝置手冊中EMC有關(guān)章節(jié)描述的“大面積連接”。

什么叫大面積連接，就是接地的導(dǎo)體、導(dǎo)線其表面積越大越好。因?yàn)楦蓴_的噪聲信號，都具有“肌膚效應(yīng)”，集中在導(dǎo)體的表面，所以，等電位的導(dǎo)體，表面積越大，越利于干擾噪聲的吸收。一點(diǎn)接地，要廣義的理解。一個大的導(dǎo)體也可以看成一個節(jié)點(diǎn)，匯集一點(diǎn)，就是可以在這個導(dǎo)體上的任何部位接地，這樣，噪聲會有利于在這個導(dǎo)體的表面被吸收。如果匯集一個螺栓點(diǎn)，這種效果就沒有了。

屏蔽線不是萬能的

有人說，模擬量的信號線屏蔽接法，單端接地。這么接了，不管用，無效果。那一定不是接地所能解決的問題了。你可以用示波器看看你的信號地(此時)，他一定是一顆很粗很粗的線，地線上的噪聲很多。模擬量的干擾噪聲有兩種，一種是共模噪聲，一種是差模噪聲。在接地不管用的時候，不要以為接地沒用，還是要按規(guī)則接好，然后嘗試用電容濾波，硬件的和軟件的濾波+屏蔽層單端接地。你會收到很好的效果。另外還可以嘗試磁環(huán)的濾波等等。

審核編輯：劉清