Praca badawcza: Analiza możliwości pomiarów skuteczności ekranowania wiązek kablowych

Naszą specjalnością jest rozwiązywanie problemów braku kompatybilności elektromagnetycznej dla klienta. Oferujemy kompleksowe wsparcie, od diagnostyki źródła problemów, poprzez szukanie optymalnego rozwiązania, prototypowanie, aż do finalnego rezultatu oraz produkcji. Specjalizujemy się także w pomiarach skuteczności ekranowania obiektów takich jak: budynki, pomieszczenia, kontenery, obudowy, przegrody, drzwi, okna oraz różnego rodzaju materiały.

Wieloletnie doświadczenie w tematyce EMC pozwala nam realizować prace badawczo-rozwojowe, których rezultaty są wykorzystywane w naszych produktach oraz usługach. Dobrym przykładem realizacji takiej pracy B+R jest „Analiza możliwości pomiarów skuteczności ekranowania wiązek kablowych”.

Wiązki kablowe to często niedoceniana część urządzenia, systemu a nawet całej instalacji. Są elementami często pomijanymi w analizie kompatybilności elektromagnetycznej, ochrony systemu przed narażeniami elektromagnetycznymi. Wojskowe wiązki kablowe najczęściej są wyposażone w ekran elektromagnetyczny, ale z doświadczenia wiemy, że ciężko uzyskać od producentów informacje dotyczące parametru zwanego skutecznością ekranowania.

Skuteczność ekranowania kabli opisuje zdolność zewnętrznego przewodnika, tzn. ekranu, otaczającego przewód do zabezpieczenia przed zewnętrznym polem i narażeniami elektromagnetycznymi. Ekran chroni też otoczenie przed sygnałami przenoszonymi przez kable. Powyższe stwierdzenie dotyczy pól elektromagnetycznych, lecz jest także prawdziwe w odniesieniu do prądów. Rozważając zdolność do ochrony systemów, urządzeń, pojazdów a nawet budynków przed penetrującym wnikaniem zaburzeń elektromagnetycznych poprzez kable i wiązki kablowe należy przede wszystkim mieć na uwadze parametr skuteczności ekranowania.

Praca badawcza „Analiza możliwości pomiarów skuteczności ekranowania wiązek kablowych” z założenia miała na celu sprawdzenie możliwości badawczych i pomiarowych skuteczności ekranowania oraz impedancji transferowej wiązek kablowych, zarówno poznając normatywne metody, ale również weryfikując inżynierskie pomysły jak wykonywać takie pomiary. W praktyce okazało się, że normatywne metody pomiaru to nie wszystko. Postanowiliśmy zgłębić ten temat, rozłożyć go na czynniki pierwsze i uzyskać odpowiedzi: po pierwsze czy jesteśmy w stanie mierzyć skuteczność ekranowania wiązek - takich wiązek zakończonych złączami, gotowych do pracy w aplikacji? Czy stosując różne metody pomiaru uzyskamy porównywalne wyniki oraz jakie są wady i zalety różnych metod. Ostatecznie po wyciągnięciu wniosków, czy zdobędziemy wiedzę pozwalającą nam lepiej projektować ekranowane wiązki kablowe? Jakie detale są istotne w tym zagadnieniu?

Po obszernej analizie materiałów naukowych, artykułów i norm wytypowaliśmy trzy uniwersalne metody pozwalające na pomiary kabli. Zaplanowaliśmy odpowiednie eksperymenty pozwalające na wykorzystanie tych metod do pomiarów gotowych wiązek kablowych wyposażonych w złącza. Zaprojektowano i wykonano próbki wiązek kablowych przeznaczonych do tych badań. Próbki były przygotowane w taki sposób by wyciągnąć możliwie dużo wniosków i zweryfikować różne metody wykonywania ekranów elektromagnetycznych wiązek. Przygotowano więc układ mający na celu sprawdzienie możliwości wykonywania badań jak również sprawdzenie dostępnych technologii wykonywania ekranów wiązek.

Pierwsze, najbardziej obiecujące próby zakładały wykorzystanie metody typu Triaxial, zwanej też metodą rura w rurze (ang. Tube in tube). Opracowano wytyczne do wykonania odpowiedniego oprzyrządowania pozwalającego na uniwersalne pomiary, tzn. różnej długości wiązki, zakończone równymi złączami, różnej grubości, charakteryzujące się różną impedancją falową. Druga metoda zakładała wykorzystanie linii sprzęgającej, tzw. metoda LIM (ang. Line Injection Method). Trzecia część pracy to weryfikacja metody wykorzystującej cęgi prądowe, tzw. metoda BCI (ang. Bulk-current injection).

Wykonaliśmy setki pomiarów. Porównanie trzech zupełnie innych metod pomiarowych dla tych samych próbek badawczych pozwoliło na analizę mocnych i słabych stron każdej z metod. Rezultaty pracy pokazały jakie rozwiązania techniczne są naprawdę istotne przy ekranowaniu wiązek kablowych. Uzyskane wyniki posłużyły także za walidację stanowisk badawczych. W dalszej perspektywie pozwoliło to na uruchomienie nowych usług pomiarowych w Laboratorium umożliwiających badania skuteczności ekranowania i impedancji transferowej wiązek kablowych, zarówno na potrzeby własne Radiotechniki jak i dla klientów zewnętrznych.

Dzięki pracy badawczej zespół Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej zdobył bezcenne doświadczenie w pomiarach skuteczności ekranowania wiązek kablowych, a także analizy i interpretacji ich wyników. Kompetencje jakie wypracowaliśmy pomagają diagnozować problemy techniczne w codziennej pracy laboratoryjnej, lepiej projektować, a także produkować wiązki kablowe, których jakość jest mierzalna. Efekty tej pracy badawczej widzimy, kiedy urządzenia, do których wykonywaliśmy wiązki kablowe przechodzą pozytywnie badania kompatybilności elektromagnetycznej. To dbałość o najmniejsze detale sprawia, że nasi klienci otrzymują produkty najwyższej jakości.

Autor: Wit Tyranowicz, Kierownik Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej, Radiotechnika Marketing Sp. z o.o.

Artykuł sponsorowany