泄漏电缆工作原理
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绝缘子泄露电流原理绝缘子是用于支撑高压电力输电线路的绝缘材料,它能够有效防止电流通过支架导电材料,从而确保电力输送的安全稳定。
然而,由于绝缘子本身也存在着一定的泄露电流,因此了解绝缘子泄露电流的原理对于保障电力系统的正常运行非常重要。
绝缘子泄露电流是指绝缘子表面的电流泄漏到大气中的现象。
在理想状态下,绝缘子的外表面应该是绝缘的,不会发生电流泄漏。
然而,由于绝缘子表面都存在着一定的潮湿、灰尘等带电粒子,这些带电粒子会导致电压分布不均,进而导致表面电流的流动。
表面放电是指绝缘子表面发生放电现象。
当绝缘子表面存在着带电粒子时,这些粒子会在强电场作用下发生放电,电流随着带电粒子的流动而产生。
带电粒子主要是由空气中的湿气、灰尘等形成的,它们在绝缘子表面沉积堆积,并与绝缘子表面形成微小的导电通道。
当外加电压达到一定程度时,这些导电通道上的电压梯度超过了空气击穿电压,导致表面放电的产生。
湿漏电是指绝缘子表面的潮湿导致了电流泄漏。
在高湿度环境中,绝缘子表面会吸附水分,形成一个薄膜。
薄膜内部的水分会形成离子,随着电场的作用下发生移动,从而导致电流的产生。
绝缘子泄露电流的大小取决于绝缘子表面的情况、外界环境的因素以及绝缘子材料的特性。
通常情况下,高湿度、强电场以及表面污秽程度较高的绝缘子会产生较大的泄露电流。
此外,绝缘子的材料和结构也会对泄露电流产生影响。
一些特殊的绝缘子结构设计以及特殊的绝缘材料能够降低泄露电流的产生。
绝缘子泄露电流的存在会导致电力线路的损耗增加,降低电力传输的效率。
因此,在电力系统的设计和运行中,需要合理选择绝缘子材料和结构,以减小泄露电流的发生。
此外,定期对绝缘子表面进行清洁和维护也是减少泄露电流的有效措施。
总之,绝缘子泄露电流是绝缘子表面存在的电流泄漏现象,其主要源于表面放电和湿漏电机制。
了解绝缘子泄露电流的原理对于确保电力系统的安全稳定具有重要意义。
在实际应用中,合理选择绝缘子材料和结构,保持绝缘子表面的清洁和干燥,能够有效减小绝缘子泄露电流的发生。
高压电缆泄漏电流和直流耐压试验分析摘要:本文针对高压电缆泄漏电流和直流耐压试验,简单介绍了试验的方法及原理,深入分析了影响泄漏电流和直流耐压试验的主要因数,并针对这些因数提出了合理的预防措施。
通过对试验结果分析判断方法的探讨,较为全面的提出了关于电缆泄漏电流和直流耐压试验的判断依据和指导性意见。
关键词:泄漏电流;吸收比;闪络;XLPEAbstract:In view of the leakage of electricity and DC withstanding voltage testfor high voltage power cable, this article introduces the method and principle of the test. It goes deep into analyses the main factors which can influence the leakage of electricity and DC withstanding voltage test. It also advanced some reasonable guard against measures for the factors. Through discussing the analysis method of the test, it advanced the basis of judgment and the guiding suggestions about the leakage of electricity and DC withstanding voltage test for high voltage power cable.keywords:the leakage of electricity;absorptance;flashover;XLPE1引言在电气工程安装施工过程中,所有高压电缆在敷设后,均要进行安装交接试验;运行中的电缆及电力设备由于容易受不良环境的影响而造成不同程度的损伤,使得其绝缘性能下降,因此也要进行定期的预防性试验。
高压电缆泄漏电流和直流耐压试验分析发表时间:2018-06-19T16:21:41.743Z 来源:《电力设备》2018年第3期作者:王昆1 孟祥伟1 缴春景2[导读] 摘要:本文针对高压电缆泄漏电流和直流耐压试验,简单介绍了试验的方法及原理,深入分析了影响泄漏电流和直流耐压试验的主要因数,并针对这些因数提出了合理的预防措施。
(1.海洋石油工程股份有限公司天津 300452;2.中海油田服务股份有限公司天津 300452)摘要:本文针对高压电缆泄漏电流和直流耐压试验,简单介绍了试验的方法及原理,深入分析了影响泄漏电流和直流耐压试验的主要因数,并针对这些因数提出了合理的预防措施。
通过对试验结果分析判断方法的探讨,较为全面的提出了关于电缆泄漏电流和直流耐压试验的判断依据和指导性意见。
关键词:泄漏电流;吸收比;闪络;XLPEAbstract:In view of the leakage of electricity and DC withstanding voltage test for high voltage power cable, this article introduces the method and principle of the test. It goes deep into analyses the main factors which can influence the leakage of electricity and DC withstanding voltage test. It also advanced some reasonable guard against measures for the factors. Through discussing the analysis method of the test, it advanced the basis of judgment and the guiding suggestions about the leakage of electricity and DC withstanding voltage test for high voltage power cable.keywords:the leakage of electricity;absorptance;flashover;XLPE1引言在电气工程安装施工过程中,所有高压电缆在敷设后,均要进行安装交接试验;运行中的电缆及电力设备由于容易受不良环境的影响而造成不同程度的损伤,使得其绝缘性能下降,因此也要进行定期的预防性试验。
泄漏电缆工作原理泄漏电缆是一种用于检测和定位电力电缆中的绝缘故障的设备。
它通过探测电缆绝缘材料中的泄漏电流来确定故障点的位置。
本文将详细解释与泄漏电缆工作原理相关的基本原理。
1. 泄漏电流泄漏电流是指在绝缘材料中由于存在缺陷或损坏而发生的小型电流。
当绝缘材料受到外部因素(如湿度、温度变化、机械应力等)影响时,绝缘材料中可能会出现微小的裂纹、孔洞或污染物,导致泄漏电流的发生。
2. 绝缘故障绝缘故障是指在电力系统中,由于绝缘材料受到损坏或破坏而导致的不良情况。
绝缘故障可能会导致电流泄漏,甚至引发短路或火灾等严重后果。
3. 泄漏电缆工作原理泄漏电缆通过检测和定位绝缘材料中的泄漏电流来确定电缆中的绝缘故障点。
它主要由以下几个部分组成:3.1 泄漏电流传感器泄漏电流传感器是用于探测电缆绝缘材料中的泄漏电流的装置。
它通常由一对金属电极构成,这对电极被安装在电缆的两端,并与地线相连。
当泄漏电流通过绝缘材料时,它会引起传感器中的微弱信号变化。
3.2 信号处理单元信号处理单元用于接收和处理来自泄漏电流传感器的信号。
它可以放大、滤波和数字化信号,以便进一步分析和处理。
3.3 数据分析和显示系统数据分析和显示系统用于对处理后的信号进行分析和显示。
它可以通过算法来确定故障点的位置,并将结果以可视化方式呈现给操作人员。
4. 工作原理详解当绝缘材料中存在泄漏电流时,该泄漏电流会通过传感器产生微弱的信号变化。
这个微弱信号经过放大、滤波和数字化处理后,被送入数据分析和显示系统。
数据分析和显示系统会对处理后的信号进行分析,以确定故障点的位置。
它通过比较信号的幅值、相位差和时间延迟等参数来判断故障点的距离和方向。
在分析过程中,系统会考虑电缆的长度、绝缘材料的特性以及传感器之间的距离等因素。
通过与已知故障位置进行对比,系统可以准确地定位电缆中的绝缘故障点。
5. 优势和应用泄漏电缆作为一种检测电力电缆绝缘故障的设备,在以下方面具有优势:•高精度:泄漏电缆可以准确地定位绝缘故障点,提高了故障排查的效率。
泄漏电缆的工作原理泄漏电缆是一种专门用于检测地下水位或液体泄漏的仪器。
它通过测量电缆的电阻值来确定泄漏或液位的情况。
其工作原理主要包括电缆结构、电缆传感器和测量系统三个方面。
以下是对泄漏电缆工作原理的详细解释,共计1200字以上。
1.电缆结构:2.电缆传感器:3.测量系统:测量系统是通过测量电缆的电阻值来判断泄漏情况或液体高度的。
在正常情况下,电缆两个端点间的电阻值是已知的。
当泄漏发生时,泄漏液体使得电阻值增加,这是因为液体的存在会导致电流的分散和损耗。
因此,通过测量电缆两端的电阻值的变化,可以判断泄漏发生的位置以及液体的高度。
具体地说首先,电缆两个端点之间被施加一个已知大小的电流。
然后,测量设备会记录电缆两个端点的电压差,以此计算出电阻值。
这个测量过程是连续进行的,直到出现泄漏情况或液体高度超过设定值。
当液体泄漏或液位升高时,液体开始渗透到电缆中,导致电阻值的变化。
因此,通过将电阻值与初始已知的电阻值进行比较,就可以确定泄漏的位置或液体的高度。
测量系统通常还配备触发和报警装置。
一旦检测到泄漏或液体高度超过设定值,触发装置会向操作人员发出警报。
这样,及时采取预防措施,防止泄漏或溢流事故的发生。
总结而言,泄漏电缆通过电缆结构、电缆传感器和测量系统共同工作,通过测量电缆的电阻值来判断地下水位或液体泄漏情况。
它的工作原理简单而有效,可广泛应用于各种需要持续监测液体泄漏的环境中,如油罐、化工厂等。
同时,泄漏电缆工作原理的解析也为进行进一步的改进和研究提供了基础。
FT-100型泄漏电缆周界防越探测器北京盛达嘉科技发展有限公司2007年4月目录1.概述 (1)2.主要特点 (1)3.适用范围 (1)4.原理 (2)5.结构及功能 (3)5.1组成及结构 (3)6.性能和接口 (4)7.安装及使用 (5)7.1仪表及工具 (5)7.2安装前检验 (5)7.3安装顺序 (6)7.4设备使用 (1)8.注意事项 (3)9.维护 (4)10.故障及排除方法 ............................................... 错误!未定义书签。
1.概述FT-100型泄漏电缆周界防越探测器是一种专为重要的军用或民用设施而设计的隐蔽式周界防范系统,沿埋入电缆周围可产生一个无形的电磁射频探测场。
如果探测场受到入侵者的干扰,系统就会报警。
2.主要特点1)上下行隔离度高,稳定可靠2)探测正确率高,对入侵目标反应灵敏。
3)误报率极低,对环境因素变化适应能力强,不受气候影响,可排除小动物的影响。
4)安装方式灵活,可适应多种地形、地物特点,既可埋设地下,也可安装在围墙、围栏上。
5)具有自检功能,当受到破坏时,产生入侵报警或破坏报警。
6)大小周界均可使用。
7)无论入侵者走过,还是跑过、跳过泄漏电缆,都能被探测到。
3.适用范围●仓库、农场、养殖场●军事基地、企事业单位、文物单位●飞机场、重大工程现场●教养所●高层住宅、智能小区、别墅区等场所设备布设方式示意图见图3.1所示。
图3.1 设备布设方式示意图图3.1中,长方形采集盒,就是电缆探测器主机;图中显示一个完整的区域,通过多套泄漏电缆周界防越探测器设备进行全范围的布防。
4.原理该设备根据多普勒雷达原理进行工作,其信号沿电缆长度方向传播。
平行铺设的两条电缆,一条用于发射,一条用于接收。
如果有人在两条电缆形成的感应区内移动,这部分电磁场将受到扰动,由信号处理器检测出接收信号的变化,产生的探测信息送监控单元进行报警。
浅谈电缆直流耐压及泄漏电流试验方法[摘要] 本文依据自己实际生产工作中的经验,结合理论知识,对高压电缆的绝缘性试验的方法、要求、试验结果的分析判断以及影响试验的因素进行了探讨和总结。
可以为同行提出借鉴,保证电力电缆的安全稳定运行。
[关键词] 高压电缆;绝缘性试验;分析;总结0 前言电力电缆被广泛的应用在各行各业中,尤其是发电厂中。
电缆在运行中可能承受各种过电压或者机械、化学伤害,而电缆的绝缘状况直接影响到电厂电力设备的安全运行情况,因此需要严格按照《规程》要求对电缆进行电气试验,以便及时检查出电缆的故障从而及时消除故障,确保电力系统的安全、稳定运行。
对电缆进行耐压试验若使用交流则需要采用大容量设备,这会带来一定的困难,故电缆耐压试验一般采用直流耐压试验代替。
多数情况下,电缆的直流耐压及泄漏电流的测量同步进行,但二者在发现电缆绝缘缺陷的原理是有区别的。
直流耐压试验对于发现绝缘干枯及介质中的气泡和机械损伤等局部缺陷比较灵敏,因当介质有缺陷时,根据直流电压下电压按电阻系数分布的规律,与缺陷部分串联的未受损介质将承受主要电压。
测量泄漏电流与测量绝缘电阻在原理上是相同的,即测量电缆在直流电压作用下,流过被试电缆绝缘的持续电流,从而有效地发现电缆绝缘老化、受潮等绝缘缺陷。
不同的只是测量泄漏电流时所用的直流电压较高,能发现一些用兆欧表测量绝缘电阻所不能发现的缺陷,如尚未贯通两电极的集中性缺陷等。
1试验方法1.1 直流耐压试验步骤(1)实验前,工作负责人办理工作许可手续,做好现场安全隔离措施,对被试品进行验电并接地,确保被试品无电。
(2)将电缆从连接设备上拆除,将两端电缆头擦拭干净,以减小表面泄漏电流引起的误差。
(3)由一人按照试验接线图接线,接线完成后,由另一人检查接线情况以及试验设备是否完好负荷要求,现场是否做好无关人员隔离以及试验位置是否正确等等。
(4)在检查所有安全措施已经做好、接线无误后,才能进行试验。
探测器原理大全(2)激光入侵探测器激光与普通光源相比有如下特点:a.方向性好,亮度高.一束?光的发散角可做到小于 10-310-5 弧度,即使在几公里以外激光光束的直径也仅扩展到几毫米或者几厘米.由于激光光束发散角小,几乎是一束平行光束,光束能会萃在一个很小的平面上, 产生很大的光功率密度, 具亮度很高.激光光源和其它光源的亮度比拟:光源亮度(w/Sr?cm2 )蜡烛 0.5电灯 470太阳外表 0.165M氮-须激光 15M红宝石激光 10 亿兆〜37 亿兆b.激光的单色性和相干性好.激光是单一频率的单色光,如氮凝激光器的波长为 6328?,在其频率范围内谱线宽度 A U=101Hz,而其他普通光的 A U = 107109 Hz.光的相干性取决于其单色性.光的相干长度 6 m 与谱线宽度的关系是:6 m=c/ A U,其电为光速.普通光源的相干长度为几个毫米.单色光源氮 -86 灯,入=6057?,相干长度6 m=38.6cm ;而氮凝激光器入=6328? , m m=40km.按激光器的工作物质来分,激光器可分为如下几种:固体激光器:它的工作物质为固体,如数玻璃、红宝石等.液体染料激光器:它的工作物质为液体染料,如假设丹明香豆素等.气体激光器:它的工作物质是二氧化碳、氮-三、氮份子等.半导体激光器:它的工作物质是半导体材料,如神化钱.激光探测器与主动红外式探测器有些相似,也是由发射器与接收器两局部构成.发射器发射激光束照射在接收器上,当有入侵目标浮现在警戒线上,激光束被遮挡,接收机接收状态发生变化,从而产生报警信号.激光探测器的作用距离:式中P1——激光功率;QT ——光束发散角;M ——调制光速调制度;SR-―接收面积;PR——接收到的功率.由上式可以看出,要提升探测器的作用距离,应增大激光源的发射光率,增加光学系统的透过率,减少发射装置的发散角,也可采用高灵敏的光电传感器.激光具有高亮度,高方向性,所以激光探测器十分合用于远距离的线控报警装置.由于能量集中,可以在光路上加装反射镜,环绕成光墙,从而可以用一套激光器来封锁场地的四周,或者封锁几个主要通道路口.激光探测器采用半导体激光器的波长在红外线波段时,处于不可见范围,便于隐蔽,不易被犯罪份子所发现.激光探测器采用脉冲调制,抗干扰水平较强,其稳定性能好,一般不会因机器本身而产生误报,如果采用双光路系统,可靠性更会大大提升.3.面型入侵探测器面型入侵探测器的警戒范围为一个面.当警戒面上浮现入侵目标时即能发出报警信号.振动式或者感应式报警探测器常被用做面报警探测器,例如把用做点报警探测器的振动探测器安装在墙面或者玻璃上,或者安装在某一要求保护的铁丝网或者隔离网上,当入侵者触及时网发生振动,探测器即能发生报警信号.面型入侵探测器更多的是使用电磁感应探测器. 电场畸变探测器是一种电磁感应探测器,当目标侵入防范区域时,引起传感器路线周围电磁场分布的变化, 我们把能响应这畸变并进入报警状态的装置称为电场畸变探测器.这种电场畸变探测器有平行线电场畸变探测器、泄漏电缆电场畸变探测器.(1)平行线电场畸变入侵探测器平行线电场畸变入侵探测器是由传感器线支撑杆、跨接件和传感器电场信号发生接收装置构成,如图 2-10 所示.传感器是一些平行线(2 条〜10 条)构成,在这些导线中一局部是场线,它们与振荡频率为 1kHz40kHz 的信号发生器相连接,工作时场线向周围空间辐射电磁场能量. 另一局部线为感应线,场线辐射的电磁场在感应线上产生感应电流.当入侵者挨近或者穿越平行导线时,就会改变周围电磁场的分布状态,相应地使感应线中的感应电流发生变化, 由接收信号处理器分析后发出报警信号.传感器线通过跨接件固定在支撑杆上. 跨接件上有特种钢弹簧片,一方面可以拉紧传感器线,另一方面可使探测区内有连接的电磁场,没有盲区.信号发生、接收器安装在中间支撑杆上.平行线电场畸变入侵探测器主要用于户外周界报警.通常沿着防范周界安装数套电场探测器,组成周界防范系统.信号分析处理器常采用微处理器,信号分析处理程序可以分析出入侵者和小动物引起的场变化的不同, 从而将误报率降到了最低.(2)泄漏电缆电场畸变入侵探测器所谓泄露电缆是一种特制的同轴电缆, 见图 2-11,其中央是铜导线,外面包围着绝缘材料(如聚乙烯),绝缘材料外面用两条金属散层以螺旋方式交叉缠绕并留有孔隙.电缆最外面为聚乙烯保护层.当电缆传输电磁能量时,屏蔽层的空隙处便将局部电磁能量向外辐射.为了使电缆在一定长度范围内能够均匀地向空间泄漏能量,电缆空隙的尺寸大小是沿电缆变化的.图 2-10 平行线电场畸变探测器图 2-11 泄漏电缆结构示意图把平行安装的两根泄漏电缆分别接到高强信号发生器和接收器上就组成为了泄漏电缆入侵探测器.当发生器产生的脉冲电磁能量沿发射电缆传输并通过泄漏孔向空间辐射时,在电缆周围形成空间电磁场,同时与发射电缆平行的接收电缆通过泄漏孔接收空间电磁能量并沿电缆送入接收器,泄漏电缆可埋入地下,如图示2-12 所示.当入侵者进入探测区时,使空间电磁场的分布状态发生变化, 于是接收电缆收到的电磁能量发生变化, 这个变化量就是入侵信号,经过分析处理后可使报警器动作.泄漏电缆探测器可全天候工作,抗干扰水平强,误报漏报率都较低,合用于高保安,长周界的安全防范场所.〔3〕振动传感电缆型入侵探测器这种入侵探测器是在一根塑料护套内装有三芯导线的电缆两端,分别接上发送装置与接收装置,并将电缆波浪状或者呈其它蜿蜒形状固定在网状的围墙上〔如图2-13 所示〕 .用这样有一定长度的的电缆构成一个防区.每两个或者四个、六个防区共用一个限制器〔称为多通道限制器〕 ,由限制器将各防区的报警信号传送至限制中央.当有入侵者触动网状围墙,破坏网状围墙等行为使其震动并到达一定强度时〔安装时强度可调,以确定其报警灵敏度〕,就会产生报警信号. 这种入侵探测器精度极高,漏报率为零,误报率几乎为零.且可全天候使用〔不受气候的影响〕 .它特殊适合围网状的周界围墙〔即采用铁网构成的围墙〕使用探豫空砌电出场T;发酎电撞印攫峡电值图 2-12 泄漏电缆产生空间场示意图解 6 网“咕鸭惑电城rrq发送・节〞爆收・小儿〔4〕电子围栏式入侵探测器电子围栏式入侵探测器也是一种用于周界防范的探测器.它由三大局部组成,即脉冲电压发生器、报警信号检测器以及前端的电围栏, 其系统原理框图如图 2-14 当有入侵者入侵时,触碰到前端的电子围栏或者试图剪断前端的电子围栏, 都会发出报警信号这种探测器的电子围栏上的裸露导线,接通由脉冲电压发生器发出的高达 1 万伏的脉冲电压(但能量很小,普通在 4 焦耳以下,对人体不会构成生命危害),所以即使入侵者戴上绝缘手套,也会产生脉冲感应信号,使其报警.这种电子围栏如果使用在市区或者往来人群多的场合时,安装前应事先征得当地公安等部门的同忌、°(5)微波墙式入侵探测器张警信好持我制图 2-14 电子围栏式入侵探测器微波墙式入侵探测器,主要也是用于周界防范.它类似主动红外对射式入侵探测器的工作方式,不同的是用于探测的波束是微波而不是红外线. 此外,这种探测器的波束更宽、呈扁平状、象一面墙壁的形状,所以防范的面积更大.具安装后构成的原理框图如图 2-15 所示wyfwgw.c Q二in二a帝度a*Elo图 2-15 微波墙式入侵探测器原理图这种探测器在使用时,应注意使墙式微波波束限制在防范区域内,不向外扩展,以免引起误报.此外,在防范区域〔波束〕内,不应有花草树木等物体,以免当有风吹动时,产生误报.4.空间入侵探测器空间入侵探测器是指警戒范围是一个空间的报警器. 当这个警戒空间任意处的警戒状态被破坏,即发生报警信号.声入侵探测器和微波入侵探测器以及被动红外探测器等都属于空间入侵探测器.〔1〕声入侵探测器声入侵探测器是常用的空间防范探测器. 通常将探测说话、走路等声响的装置称声控探测器.当探测物体被破坏〔如打碎玻璃、凿墙、锯钢筋〕时,发生固有声响的装置称为声发射探测器.①声控入侵探测器声控探测器是用声传感器把声音信号变成电信号, 经前置放大送报警限制器处理后发出报警处理信号,也可将报警信号经放大推动喇叭和录音机, 以便监听和录音. 驻极体传感器被广泛地应用在声控探测器中. 在声控探测器中使用的驻极体送话器由一个金属极板蒙上机械张紧的驻极体箔〔约 10 仙M〕,驻极体箔与金属板之间构成一只电容.根据静电感应的原理,与驻极体相对着的金属板上就会感应出大小相等、方向相反的电荷.驻极体电荷在空隙中形成静电场.在声波作用下, 驻极体箔发生运动,产生位移,在电容极板上感应出电压.驻极体送话器的频率响应范围主要取决于送话器的结构.在此频率范围内,驻极体箔的位移与所加的声强成正比, 送话器的输出电压仅与声强有关, 而与频率无关,音频驻极体送话器在20Hz15000Hz 的频率范围内有恒定的灵敏度.②声发射入侵探测器声发射探测器是监控某一频带的声音发出报警信号,而对其它频带的声音信号不予响应.主要监控玻璃破碎声、凿墙、锯钢筋声等入侵时的破坏行为所发出的声音, 玻璃破碎声发射探测器通常也用驻极体传话器做声电传感器.当玻璃破碎时,发出的破碎声由多种频率的声响构成.据测定,主要频率为 10kHz15kHz 高频声响信号.当锤子打击墙壁、天花板的砖、混凝土时会产生一个频率为 1kHz 左右的衰减信号,大约持续 5ms;据钢筋时产生频率约 3.5kHz、持续时间约 15ms 的声音信号.采用带通滤波器滤去高于或者低于探测声信号的干扰信号, 经放大后产生报警信号.③次声入侵探测器次声为频率很低的音频信号.探测器的工作原理与声发射探测器相同,无非采用低通滤波器滤去高频和中频音频信号,而放大次低频信号报警.房屋通常由墙天花板、门、窗、地板同外界隔离.由于房屋里外环境不同,强度、气压等均有一定差异,一个人想闯入就要破坏这空间屏障, 如翻开门窗、打碎玻璃、凿墙开洞等,由于室内外的气压差,在缺口处产生气流扰动,发出一个次声;此外由于开门、碎窗、破墙产生加速度,那末内外表空气被压缩产生另一次声,而这二次声频率大约为1Hz 摆布.两种次声波在室内向四周扩散,先后传入次声探测器,惟独当这二次声强度到达一定阈值后才干报警,所以只要外部屏障不被破坏,在覆盖区域内部开关门窗,移动家俱,人员走动,都低于阈值,不会报警.但是这种特定环境下如果采用其它超声、微波或者红外探测器都会导致误报④超声波入侵探测器所谓超声波是指频率在 20kHz 以上的音频信号,这种音频信号人的耳朵是听不到的. 超声波探测器是利用超声波技术构造的探测器,通常分为多普勒式超声波探测和超声波声场型探测器两种.多普勒式超声波探测器是利用超声对运动目标产生的多普勒效应构成的报警装置.通常,多普勒式超声波探测器是将超声波发射器与接收器装在一个装置内.所谓多普勒效应是指在辐射源(超声波发生器)与探测目标之间有相对运动时, 接收的回波信号频率会发生变化.如图 2-16 所示,设超声波发射接收器发射的信号为:U = U ( o ojO)式中,⑴.为发射超声波的角频率,⑴o=2ot 为长附信号的初始相位.那末当发射接收器与目标间有相对运动时,经目标反射后超声波发射接收器接收到的回 波信 号为:Ur= U m Sin [⑴ o(t)+j o]m Sinj式中,tr 为超声波往返于超声波发射接收器和目标之间所需的时间,设目标与发射接收器之间的距离为 S(t),超声波白速度为 c,那末有tr=2S(t)/c且 S(t)= So-vr?t式中,So 为初始时刻目标与发射接收器的距离,vr 为目标与发射接收器相对运动的径向速度.回波的角频率为⑴ r=d 巾 /dt =⑴ o?(1+2vr/c) 也可写成 fr=f0(1+2vr/c)= f0+fdfd=(2vr/c)?f0由此可见目标以径向速度 vr 向发射接收器运动,使接收到的信号频率再也不是发m Sin=U射频率 fo,而是 fo+fd ,这种现象称多谱勒效应,fd 称为多谱勒频率.当目标背向探测器运动时,v r 为负值,那末所接收的回波信号频率为 fo-fdo超声波发射器发射 25kHz40kHz 的超声波充满室内空间,超声波接收器接收从墙壁、天花板、地板及室内其它物体反射回来的超声能量,并不断的与发射波的频率加以比拟.当室内没有挪移物体时,反射波与发射波的频率相同,不报警;当入侵者在探测区内挪移时,超声反射波会产生大约± 100H z 勒频移,接收机检测出发射波与反射波之间的频率差异后,即发出报警信号.图 2-16 多谱勒效应示意图场型超声波入侵探测器是将发射器和接收器分别安装在不同位置. 超声波在密闭的房间内经固定物体(如墙、地板、天花板、家具)屡次反射,弥漫各个角落.由于屡次反射,室内的超声波形成复杂的驻波状态, 有许多波腹点和波节点.波腹点能量密度大,波节点能量密度低,造成室内超声波能量分布的不均匀. 当没有物体移动时,超声波能量处于一种稳定状态;当改变室内固定物体分布时,超声能量的分布将发生改变.而当室内有一挪移物体时,室内超声能量发生连续变化,而接收器接收到这连续变化的信号后, 就能探测出挪移物体的存在,变化信号的幅度与超声频率和物体挪移的速度成正比.⑵微波入侵探测器微波是一种频率很高的无线电波, 波长很短,普通在 0.001m 1m 之间,由于微波的波长与普通物体的几何尺寸相当,所以很容易被物体所反射.按工作原理微波入侵探测器可分为挪移型微波探测器和阻挡型微波探测器.①挪移型微波探测器挪移型微波探测器又称多普勒式微波入侵探测器.其工作原理与多谱勒式超声波探测器相同,只无非探测器发射和接收的是微波而不是超声波.微波发射器通过天线向防范区域内发射微波信号,当防范区域内无挪移目标时,接收器接收到的微波信号频率与发射信号频率相同,为 fo.当有挪移目标时,由于多普勒效应, 目标反射的微波信号频率将发生偏移,偏移的多普勒频率为 fd, 接收机分析 fd 的大小以产生报警信号.由于多普勒效应告诉我们,偏移的多普勒频率 fd,正比于目标径向的挪移速度而反比于工作波长,所以微波探测器较多普勒超声探测器有更高的灵敏度.多普勒微波探测器的探测距离通常用下式表示:R=式中,PI——微波发射功率;GI ——发射天线的增益;———微波波长;- 目标截面积;k——卡尔兹曼常数,k=1.38 -23J/K ;To——接收机噪声温度;Bn——接收机等噪声带宽;Fn——接收机噪声系数;L——微波系统损耗;M——检测所需要的最小信噪比.由上式可以看出,要增加探测距离,可增加发射天线增益,提升发射天线的方向性,将视角变小.而提升发射功率固然可以增大探测距离,但不经济,特别是大功率的微波幅射还有损健康,所以普通不采用.②阻挡型微波探测器阻挡型微波探测器由发射器、接收器和信号处理器组成.使用时将发射天线和接收天线相对放置在监控场地的两端,发射天线发射的微波束直接送达接收天线.当没有运动目标遮断微波束时,微波能量被接收天线接收,发出正常工作信号;当有运动目标阻挡微波束时,天线接收到的微波能量减弱或者消失, 此时产生报警信号.有关被动红外探测器及由微波与红外组成的双鉴式探测大等空间入侵探测器,前面已有阐述,这里就再也不提及了。
漏泄电缆的性能分析肖远强深圳市地铁有限公司张武军深圳市赛格通信有限公司【摘要】 无线通信网正在不断增加,系统设计的要求主要是:尽量地扩大覆盖、提高通信质量、增加系统容量。
为了在隧道和建筑物内提供可靠的覆盖,漏泄电缆得到了广泛的应用。
本文就影响漏泄电缆指标的主要因素、漏泄电缆的综合性能、工程中要注意的问题作一简单介绍。
1 漏泄电缆的机理普通同轴电缆的目的是将射频能量从一端传输到另一端,并且希望有最大的横向屏蔽,使信号不能穿透电缆以避免传输过程中的射频能量的损耗。
但是,漏泄电缆的设计目的恰恰是特意减小横向屏蔽,使得电磁能量可以部分地从电缆内穿透到电缆外,当然,电缆外的电磁能量也将感应到电缆内。
单芯线或双绞线是漏泄馈体,允许外导体漏泄的同轴电缆或波导也是漏泄馈体。
但是单芯线或双绞线对高频而言其传输衰减太大,而波导尺寸很大(<3GHz时)并且造价相当昂贵,因此,得到广泛应用的漏泄馈体是同轴漏泄电缆——其传输衰减、成本和安装都和普通电缆接近。
漏泄电缆一般是用簿铜皮作为外导体,在外导体上开切不同形式的槽孔。
按漏泄机理的不同,漏泄电缆可以分为两类:耦合型和辐射型。
耦合型漏缆的外导体上开的槽孔的间距远小于工作波长。
电磁场通过小孔衍射,激发电缆外导体外部电磁场,因而外导体的外表有电流,于是存在电磁辐射。
电磁能量以同心圆的方式扩散在电缆周围。
外导体轧纹、纹上铣孔的电缆是典型的耦合型漏缆。
辐射型漏缆的外导体上开的槽孔的间距与波长(或半波长)相当,其槽孔结构使得在槽孔处信号产生同相迭加。
唯有非常精确的槽孔结构和对于特定的窄频段才会产生同相迭加。
外导体上开着周期性变化的槽孔是典型的辐射型漏缆。
耦合型漏泄是漏缆外导体上的表面波的二次效应,而辐射型漏泄是由外导体上的槽孔直接辐射产生。
耦合型电缆适合于宽频谱传输,漏泄的电磁能量无方向性,并随距离的增加迅速减小。
辐射型漏缆与工作频率密切相关,漏泄的电磁能量有方向性,相同的漏泄能量可在辐射方向上相对集中,并且不会随距离的增加而迅速减小(对特定频率和指定方向,耦合损耗比较小)。
泄漏电缆是泄漏同轴电缆的简称,是一种特制的同轴电缆。
泄漏同轴电缆是一种在同轴电缆外导体纵长方向,以一定的间隔和不同形式开槽的特制同轴电缆。
开槽的目的是为了使其电信号能量能从电缆槽口辐射出来,以达到向外传播和接收外来无线电波的目的,这种无线电波是开放式的,好比是为无线电波的进出洞开了一扇开放的“大门”。
信号的能量通过泄漏电缆的长度来引导,有效区域同时受限于电缆内部和外部周边区域环境影响,这样使信号能够持续进入移动通信单元。
a)竹节状b)螺旋状c)莲花状d)发泡状如常规的同轴电缆,信号的传输依赖于内部芯线和外部鞘之间的电压的不同。
例如我们有意切断一个槽就可以阻断电流,电流不得不围绕这个槽,这样就引起了电缆内部电流磁场的变化,这样槽的作用就像一个耦合天线,并且会产生辐射,能量从电子波导中被泄漏。
这种规则应用于建构波导中的槽天线,因此一个槽或一对槽的测量和描述经常使映射泄漏同轴电缆的方法:泄漏同轴电缆是可以考虑被用来制作耦合天线的。
泄漏电缆根据所开槽的不同的方式,可分为辐射型和耦合型二种。
a)辐射型泄漏电缆b)耦合型泄漏电缆辐射型泄漏电缆的外导体所开的槽呈周期性排列,辐射的形式类似沿着泄漏电缆轴向分布的一系列磁性偶极子的辐射,而且所有的槽都符合相位叠加原理,其中最典型的间距为所传送电磁波信号的半波长。
耦合型泄漏电缆的外导体上一般有周期性的平行线的开槽,周期性开槽口将电缆内部传输的能量耦合出一部分,在电缆外部形成表面波,表面波的传播规律于在电缆到体内的传输导行波基本一致。
而耦合型泄漏电缆雨辐
射型泄漏电缆的区别在于耦合型泄漏电缆所开槽的间距远远小于工作波长,所以在这种耦合方式下,电磁场通过槽衍射激发电磁场,由于趋肤效应,感应的谐振电荷只是沿着屏蔽导体的外表面运动,泄漏电缆就像一个长的陈列双极天线向外辐射的电磁波,耦合型泄漏电缆就像电子天线,整根泄漏电缆可以看成是一系列小天线的集合。
a 耦合型泄漏电缆传输TE10模式电磁波的解剖图(实线为电力线,虚线为磁力线)b开槽处的电磁场耦合型泄漏电缆的结构如图所示,图b显示了电磁场在开槽处的畸变,产生了电偶极子。
那么电偶极子是如何产生的呢?为了解释这个问题,先根据电磁转换的原理,分析与开槽孔相同大小的导体的情况,假设电荷沿导体做往复的简谐振动,一对电偶极子在一个往复的周期内产生一条向外发展的电场线,这样,偶极子在导体内以导体中心为中心点做简谐振动,最终形成向外辐射的一系列周期变化的同心电场线,根据互易性原理,在一面导体上开出同面积的槽孔的导体,会产生相对立的同心磁力线,这就是电场与磁场的互换。
在近距离耦合的电磁波呈同心圆的结构,但如果远距离传输会受周围环境和衍射等因素的影响就比较大,电磁波向外发射就会受到干扰,空间传输距离就非常有限。