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【摘 要】 介绍了一种新型特种低噪声电缆的结构设计。详细阐述了设计原理、选材、性能试验结果及应用。该新型特种低噪声电缆能弥补传统低噪声电缆的不足，具有高性价比，应用前景十分广泛。
【关键词】 电缆；低噪声
引言：
在弯曲、振动、冲击、温度变化等外界因素作用下，电缆本身产生的脉冲信号小于5mV的电缆称为低噪声电缆，也称防震仪表电缆。该电缆具有柔软、电气性能及机械性能优异，噪声比一般电缆低几百倍等特点，广泛应用于工业、医学、国防等多个领域微小信号的测量。传统的低噪声电缆工艺复杂，配接终端复杂，从而浪费人工及生产效率。为此，如何解决电缆噪声，确保电缆便于与终端配接成为关键的技术难点。
1传统低噪声电缆的应用情况
目前，市场上应用的低噪声电缆根据使用温度的不同可分为两类：a.普通低噪声电缆。该电缆使用裸铜线作为内导体，普通的聚乙烯（PE）材料作为绝缘，屏蔽采用裸铜丝编织结构，护套采用普通的聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）材料，亦有根据不同用户的需求，提高电缆耐磨性而采用聚氨酯（PU）作为护套。这类电缆降低噪声的措施主要有两种：1.在聚乙烯绝缘表面挤上一层薄薄半导电（厚度0.200.30mm）；2.在护套加工前将电缆半成品浸润硅油后，再进行护套的加工。这类电缆噪声值在2-3mV，其缺点是：使用温度范围狭窄（-25～+80℃）、加工繁琐、配接终端复杂、对操作人员要求高。b.耐高温低噪声电缆。该电缆使用镀银铜线作为内导体，聚四氟乙烯（PTFE）材料作为绝缘，屏蔽采用石墨涂层和镀银裸铜丝编织组合结构，采用氟塑料作为护套材料。这类电缆是用石墨涂层作为降低噪声的措施，且噪声值在0.6～1mV，其缺点是：加工繁琐、成品率低、配接终端复杂、对操作人员要求高。
2設计原理
当电缆受到冲击、振动等机械力的作用时产生噪声的原因有：
a.静电场能在电缆中引起信号；
b.在绝缘变形时，内分子摩擦可以产生很小的电荷；
c.在机械力作用下，当电缆尺寸改变时，引起电缆电容变化；
d.在屏蔽和绝缘间或内导体和绝缘间接触破坏时，产生电荷的分离。
而实践表明电缆中的噪声信号主要是由第四种原因所引起的。这时，产生电缆噪声的机理可进一步简述如下：
在外界机械力的作用下，导体与绝缘之间的区域发生瞬间分离，在导体与绝缘之间形成一个小的空气电容C1，它与这部分电缆的电容C2、电缆其余部分的总电容C3、负载电容C4及负载电阻R1构成等效电路。C1所带有的由导体与绝缘相对运动所产生的电荷q的一部分必然要转移到C2上，这个电荷的转移是通过与C3、C4的并联的R1而进行的，从而在R1上产生一个脉冲电压信号。
当绝缘与导体的分离复合时，则产生一个相反的脉冲信号。
a.使导体与绝缘之间紧密接触，使之不易产生相对运动及分离。
b.在导体与介质的交界面上引入润滑剂（一般是硅油）以减少两者之间的摩擦。
c.在导体与介质面上引入半导电层，这相当于在C1两端并联入电阻Rs，只要Rs与C1所构成的时间常数足够小，电荷q就可以及时通过Rs泄放掉而不传输至终端处，这样就可以有效的减小电缆的噪声。
3新型特种低噪声电缆的结构设计
为了克服传统低噪声电缆存在的缺点，我们通过分析低噪声产生的原理，从结构和材料上对低噪声电缆进行了深入的试验研究，开发了一种新型特种低噪声电缆。
传统涂硅油的方式在工艺实现上比较复杂，并且高温环境下使硅油层消失而起不到润滑的作用，失去降低噪音的效果，所以这种方式不适合；而增加耐高温半导电层，一般通过涂覆石墨来实现，而涂覆工艺复杂平且对安装人员要求极高，生产效率低，这种方式也落后。因此，提出新的低噪声解决方式成为开发了一种新型特种低噪声电缆的关键。为此我们努力寻找了一种具有半导电特性的耐高温薄膜。用这种薄膜绕包于电缆绝缘之外形成半导电层，并且保证了电缆的圆整性，增强了低噪音效果，并且保留了传统低噪声电缆的尺寸，使电缆配接终端连接器不必从新设计，避免新型特种低噪声电缆的开发给整体系统设计带来整体性的变化。
新型特种低噪声电缆
4新型特种低噪声电缆性能及实验结果
我们对新型特种低噪声电缆主要进行了低噪声值、电容、绝缘电阻、绝缘耐压、低温试验和高低温循环试验等性能测试。
5结论
STFF-50-1-A新型特种低噪声电缆是一种结构设计合理、实用价值较高的产品。本电缆具有结构尺寸小、噪音低、耐高温、抗拉性能高、柔软性好、安装方便等特点，可广泛应用于连接线自身噪声低的仪器仪表中。通过新材料的使用和合理的工艺过程使电缆达到良好的传输性能以及使用的可靠性，完全替代传统低噪声电缆。本电缆的研制解决了电缆噪声及便于与终端配接的技术难题，为国内研制此类型电缆提供了技术基础。
【关键词】 电缆；低噪声
引言：
在弯曲、振动、冲击、温度变化等外界因素作用下，电缆本身产生的脉冲信号小于5mV的电缆称为低噪声电缆，也称防震仪表电缆。该电缆具有柔软、电气性能及机械性能优异，噪声比一般电缆低几百倍等特点，广泛应用于工业、医学、国防等多个领域微小信号的测量。传统的低噪声电缆工艺复杂，配接终端复杂，从而浪费人工及生产效率。为此，如何解决电缆噪声，确保电缆便于与终端配接成为关键的技术难点。
1传统低噪声电缆的应用情况
目前，市场上应用的低噪声电缆根据使用温度的不同可分为两类：a.普通低噪声电缆。该电缆使用裸铜线作为内导体，普通的聚乙烯（PE）材料作为绝缘，屏蔽采用裸铜丝编织结构，护套采用普通的聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）材料，亦有根据不同用户的需求，提高电缆耐磨性而采用聚氨酯（PU）作为护套。这类电缆降低噪声的措施主要有两种：1.在聚乙烯绝缘表面挤上一层薄薄半导电（厚度0.200.30mm）；2.在护套加工前将电缆半成品浸润硅油后，再进行护套的加工。这类电缆噪声值在2-3mV，其缺点是：使用温度范围狭窄（-25～+80℃）、加工繁琐、配接终端复杂、对操作人员要求高。b.耐高温低噪声电缆。该电缆使用镀银铜线作为内导体，聚四氟乙烯（PTFE）材料作为绝缘，屏蔽采用石墨涂层和镀银裸铜丝编织组合结构，采用氟塑料作为护套材料。这类电缆是用石墨涂层作为降低噪声的措施，且噪声值在0.6～1mV，其缺点是：加工繁琐、成品率低、配接终端复杂、对操作人员要求高。
2設计原理
当电缆受到冲击、振动等机械力的作用时产生噪声的原因有：
a.静电场能在电缆中引起信号；
b.在绝缘变形时，内分子摩擦可以产生很小的电荷；
c.在机械力作用下，当电缆尺寸改变时，引起电缆电容变化；
d.在屏蔽和绝缘间或内导体和绝缘间接触破坏时，产生电荷的分离。
而实践表明电缆中的噪声信号主要是由第四种原因所引起的。这时，产生电缆噪声的机理可进一步简述如下：
在外界机械力的作用下，导体与绝缘之间的区域发生瞬间分离，在导体与绝缘之间形成一个小的空气电容C1，它与这部分电缆的电容C2、电缆其余部分的总电容C3、负载电容C4及负载电阻R1构成等效电路。C1所带有的由导体与绝缘相对运动所产生的电荷q的一部分必然要转移到C2上，这个电荷的转移是通过与C3、C4的并联的R1而进行的，从而在R1上产生一个脉冲电压信号。
当绝缘与导体的分离复合时，则产生一个相反的脉冲信号。
a.使导体与绝缘之间紧密接触，使之不易产生相对运动及分离。
b.在导体与介质的交界面上引入润滑剂（一般是硅油）以减少两者之间的摩擦。
c.在导体与介质面上引入半导电层，这相当于在C1两端并联入电阻Rs，只要Rs与C1所构成的时间常数足够小，电荷q就可以及时通过Rs泄放掉而不传输至终端处，这样就可以有效的减小电缆的噪声。
3新型特种低噪声电缆的结构设计
为了克服传统低噪声电缆存在的缺点，我们通过分析低噪声产生的原理，从结构和材料上对低噪声电缆进行了深入的试验研究，开发了一种新型特种低噪声电缆。
传统涂硅油的方式在工艺实现上比较复杂，并且高温环境下使硅油层消失而起不到润滑的作用，失去降低噪音的效果，所以这种方式不适合；而增加耐高温半导电层，一般通过涂覆石墨来实现，而涂覆工艺复杂平且对安装人员要求极高，生产效率低，这种方式也落后。因此，提出新的低噪声解决方式成为开发了一种新型特种低噪声电缆的关键。为此我们努力寻找了一种具有半导电特性的耐高温薄膜。用这种薄膜绕包于电缆绝缘之外形成半导电层，并且保证了电缆的圆整性，增强了低噪音效果，并且保留了传统低噪声电缆的尺寸，使电缆配接终端连接器不必从新设计，避免新型特种低噪声电缆的开发给整体系统设计带来整体性的变化。
新型特种低噪声电缆
4新型特种低噪声电缆性能及实验结果
我们对新型特种低噪声电缆主要进行了低噪声值、电容、绝缘电阻、绝缘耐压、低温试验和高低温循环试验等性能测试。
5结论
STFF-50-1-A新型特种低噪声电缆是一种结构设计合理、实用价值较高的产品。本电缆具有结构尺寸小、噪音低、耐高温、抗拉性能高、柔软性好、安装方便等特点，可广泛应用于连接线自身噪声低的仪器仪表中。通过新材料的使用和合理的工艺过程使电缆达到良好的传输性能以及使用的可靠性，完全替代传统低噪声电缆。本电缆的研制解决了电缆噪声及便于与终端配接的技术难题，为国内研制此类型电缆提供了技术基础。