屏蔽線的作用及使用方法

屏蔽電纜

屏蔽線是使用金屬網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，遠小于使用頻率上金屬材料的集膚深度（所謂趨膚效應是指電流在導體截面的分布隨頻率的升高而趨于導體表面分布，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、吸收而產生的，而是由于屏蔽層的接地產生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果。

結構

包裹的導體叫屏蔽層，一般為導電布，編織銅網或銅（鋁）鉑。

**普通：**絕緣層+屏蔽層+導線；

**高級：**絕緣層+屏蔽層+信號導線+屏蔽層接地導線。

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備遭到噪聲源的干擾，是對敏感設備的屏蔽。

屏蔽線的屏蔽層不允許多點接地，因為不同的接地點總是不一樣的，各點存在電位差。

如多點接地，在屏蔽層形成電流，不但起不到屏蔽作用，反而引進干擾，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，應特別注意。

屏蔽布線系統源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應實現防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統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）是指電子設備或網絡系統具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不能產生過量的電磁輻射。

也就是說，要求該設備或網絡系統能夠在比較惡劣的電磁環境中正常工作，同時又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設備及網絡的正常工作。

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、吸收和趨膚效應原理，有效的防止外部電磁干擾進入電纜，同時也阻止內部信號輻射出去，干擾其它設備的工作。

實驗表明，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入電纜內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

當信號線傳輸距離比較遠的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導致兩個接地點電位不同，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電力工程電纜設計規范》——3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應符合下列規定：

（1）計算機監控系統的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構成兩點或多點接地，宜用集中式一點接地。

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

（3）兩點接地的選擇，還宜考慮在暫態電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

《GB50057-2000建筑物防雷設計規范》——第6.3.1條規定：當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接，當系統要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，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。

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

但是，以下兩種情況除外：

（1）外部有強電流干擾，單點接地無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，同樣也要單點接地。當然了，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度，不是消除干擾，這時必須多點接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點接地是最佳選擇。

比如，企業中的電纜橋架其實就是外屏蔽層，它是必須多點接地的，第一道防線，減小干擾源的強度。內層屏蔽層（其實，大家不會買雙層的電纜，一般是外層就是電纜橋架，內層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點接地，因為外部強度已經減少，盡快放電，消除干擾才是內層的目的。

（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，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的，保證人身和設備安全的，必須多點接地。內層才是防止干擾的，所以必須單點接地。

一點接地不是“一點”接地

最后需要強調的是，“一點接地”，千萬不要狹義的理解為一個螺絲栓點，那樣的話就大錯特錯了。關鍵是要理解西門子的傳動裝置手冊中EMC有關章節描述的“大面積連接”。

什么叫大面積連接，就是接地的導體、導線其表面積越大越好。因為干擾的噪聲信號，都具有“肌膚效應”，集中在導體的表面，所以，等電位的導體，表面積越大，越利于干擾噪聲的吸收。一點接地，要廣義的理解。一個大的導體也可以看成一個節點，匯集一點，就是可以在這個導體上的任何部位接地，這樣，噪聲會有利于在這個導體的表面被吸收。如果匯集一個螺栓點，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的濾波等等。

審核編輯：劉清