作者：廣州市宇洪電線電纜實業(yè)有限公司湯代斌

 

湯代兵：

廣東智慧安防專家?guī)鞂＜?/span>

企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)管理體系合格內(nèi)審員

武漢工程大學(xué)校企聯(lián)合研發(fā)首席技術(shù)專家

參與廣東省及廣州市多項科技項目立項申報工作

湖北省企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)管理體系示范企業(yè)申報人

參與廣東省及湖北省《高新技術(shù)企業(yè)認定》申報并獲批

參與住建部智裝委《建筑物室內(nèi)智能布線系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)白皮書》編寫

參與公安部GA/T1297-2016《安防線纜》標準等多項標準的技術(shù)編寫

    質(zhì)量管理體系及環(huán)境管理體系合格證

電線電纜產(chǎn)品檢測高級技能職業(yè)資格證

20項授權(quán)實用新型專利發(fā)明人

7項發(fā)明專利申報人

電線電纜《生產(chǎn)許可證》合格質(zhì)量負責(zé)人

 

前言

2015年1月6日由廣州市宇洪電線電纜實業(yè)有限公司承辦的公安部《安全防范系統(tǒng)用線纜技術(shù)要求》標準專家評審會議在廣州從化舉行，此次會議邀請公安部主管部門領(lǐng)導(dǎo)以及行業(yè)協(xié)會與各大系統(tǒng)集成商技術(shù)專家參會，評審會上各專家對標準條款逐一審核并提出討論問題點，與會領(lǐng)導(dǎo)與專家對標準的編寫充分肯定并最終一致評審?fù)ㄟ^，目前該標準已報送上級單位申批。廣州宇洪公司自2012年8月參加《安全防范系統(tǒng)用線纜技術(shù)要求》標準制訂開始，作為國內(nèi)安防線纜企業(yè)的杰出代表，全程參與標準的立項，編寫，驗證，研討工作，公司作為華南區(qū)域的唯一代表，在標準編寫過程中結(jié)合安防工程實際與各大系統(tǒng)集成商充分溝通研討，提出具體技術(shù)要求并反復(fù)驗證。廣州宇洪公司全面性的安防線纜技術(shù)草案得到了公安部一所，標準委，中安協(xié)等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的認可和贊評。

目前高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防領(lǐng)域被廣泛使用，該系統(tǒng)對于視頻信號傳輸用線纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電氣傳輸性能要求特別高，這對線纜生產(chǎn)廠商在產(chǎn)品設(shè)計，原材料，生產(chǎn)設(shè)備，檢測儀器上面提出更高要求。廣州宇洪公司作為標準編寫單位之一，在產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)上面提出高標準嚴要求的同時，利用自身在生產(chǎn)設(shè)備及檢測儀器上面的優(yōu)勢，采取系統(tǒng)性的方法對其所生產(chǎn)的高清視頻同軸線產(chǎn)品質(zhì)量可靠性進行全面生產(chǎn)過程控制。

高清視頻同軸電纜由里到外分為四層：即中心導(dǎo)體，絕緣體，網(wǎng)狀導(dǎo)電層和絕緣外護套，廣州宇洪公司此類產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計上面依《射頻電纜設(shè)計指南》GB/T11322.1-2008規(guī)范要求處理。公司擁有三層共擠式高壓注氮物理發(fā)泡生產(chǎn)線，該設(shè)備具備氮氣壓力自動調(diào)節(jié)與發(fā)泡度在線數(shù)據(jù)監(jiān)測與自主調(diào)節(jié)功能，所生產(chǎn)線芯發(fā)泡度均勻，特性阻抗穩(wěn)定，視頻信號傳輸衰減小。

 

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)描述：

1）同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體：

國標規(guī)范中對于此結(jié)構(gòu)電纜銅導(dǎo)體外徑要求為1.02+/-0.01mm,銅是內(nèi)導(dǎo)體的主要材料，內(nèi)導(dǎo)體對信號傳輸影響很大，因為衰減主要是內(nèi)導(dǎo)體電阻損耗引起的。其電導(dǎo)率，尤其是表面電導(dǎo)率，應(yīng)盡可能高。內(nèi)導(dǎo)體用的銅材質(zhì)量要求很高，要求銅材應(yīng)無雜質(zhì)，表面干凈、平整、光滑。內(nèi)導(dǎo)體直徑應(yīng)穩(wěn)定。直徑較大波動變化都會降低阻抗均勻和回波損耗，因此應(yīng)精確控制內(nèi)導(dǎo)體外徑。

在實際生產(chǎn)過程中，廣州宇洪公司物理發(fā)泡生產(chǎn)線具備恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)功效，該系統(tǒng)調(diào)整放線張力，保持牽引速度穩(wěn)定。使用拉絲校直裝置，解決銅線非一致性、微彎等問題，可提升同軸電纜的回波損耗值。

2）同軸電纜絕緣體：

同軸電纜介質(zhì)遠不只是起絕緣作用，最終的傳輸性能主要是在絕緣之后才確定的，因此介質(zhì)材料的選擇和其結(jié)構(gòu)非常重要。所有重要的性能，如衰減、阻抗和回波損耗，都與絕緣關(guān)系很大。對絕緣最重要的要求有相對介電常數(shù)低，介質(zhì)損耗角因子小，以保證衰減小，特性阻抗均勻，回波損耗大，機械性能穩(wěn)定。 同軸電纜性能的好壞，取決于單線的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量， 內(nèi)皮層應(yīng)盡可能薄且均勻一致，同心度高，為減小衰減，內(nèi)皮層厚度應(yīng)控制在0.05mm左右。 廣州宇洪公司生產(chǎn)設(shè)備為高壓注氮物理發(fā)泡方式，其控制介面可依據(jù)設(shè)定參數(shù)值在線自動控制調(diào)整水中電容值，特性阻抗值，絕緣外徑，同芯度，發(fā)泡度，其物理發(fā)泡度最高可達到80％，物理發(fā)泡結(jié)構(gòu)一致，單線特性阻抗均勻，回波損耗大。泡沫絕緣層均勻、致密，每個泡沫孔均密閉，絕緣圓整均勻，同心度達95%以上。絕緣外徑公差≤±0.1mm；水中電容在線控制公差≤±1.5pF／m。特性阻抗值75+/-3Ω。 物理發(fā)泡絕緣材料由HDPE、LDPE，成核劑按一定比例構(gòu)成，通過注入氮氣方式生產(chǎn)，生產(chǎn)線速度最高應(yīng)達到120m／min，生產(chǎn)線速度快，可以彌補出膠量不均勻所造成的缺陷，提高回波損耗值。

 物理發(fā)泡生產(chǎn)線通過內(nèi)皮層－發(fā)泡層－外皮層共擠工藝可以得到均勻、密閉的發(fā)泡結(jié)構(gòu)，具有機械性能穩(wěn)定、強度高以及很好的防潮性能等特點。在發(fā)泡絕緣層外表面通過注入方式加一層薄的實芯PE。這種外皮層可以有效防止潮氣入侵，從一開始生產(chǎn)就保護同軸電纜性能，絕緣層通過內(nèi)皮層緊緊地包在內(nèi)導(dǎo)體上，進一步提高了電纜的機械穩(wěn)定性。該設(shè)備牽引的穩(wěn)定性是生產(chǎn)物理發(fā)泡單線的關(guān)鍵因素之一，采用前后雙牽引，而且前后牽引均為主動式雙輪臥式牽引機。輪徑為1000mm，由變頻調(diào)速裝置和恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，保證牽引穩(wěn)定，前后同步。1000mm臥式主動牽引，由于輪徑大，牽引速度最大應(yīng)達到120m／min。既可增加牽引穩(wěn)定性，又可減少銅線微彎，增加回波損耗值。

3）同軸電纜外導(dǎo)體：

外導(dǎo)體有兩個基本的作用：第一是回路導(dǎo)體的作用，第二起屏蔽作用，屏蔽層編織網(wǎng)與鋁箔縱包組合，有效抵抗電磁干擾，鋁箔使用厚度50um的熱融結(jié)構(gòu)。編織層用鍍錫銅，外徑在0.12mm-0.18mm，在編織過程中，鋁箔的鋁基厚度，縱包搭接寬度，編織網(wǎng)的目數(shù)，錠數(shù)，夾角度，遮蔽率都影響屏蔽衰減性能參數(shù)，實際生產(chǎn)中依線纜規(guī)格書要求進行檢驗確認。

4）同軸電纜外護套：

同軸電纜外護套材料由聚氯乙烯組成，護套平均厚度為0.88mm，外徑標稱值為7.2mm.其耐氣候和機械性能符合：高溫實驗80±2℃，168小時，低溫實驗-25±3℃，20小時，外護套和絕緣層無機械性損失，濕熱實驗40±2℃，90%-95%，96小時，絕緣電阻符合規(guī)定值，衰減值增量≤5%，護套及外導(dǎo)體不能開裂。

性能要求：

高清視頻同軸電纜電氣傳輸性能滿足以下要求：

高清視頻同軸電纜綜合數(shù)據(jù)

型號 規(guī)格	內(nèi)導(dǎo)體 結(jié)構(gòu) mm	絕緣 外徑 mm	特性阻抗 (200 MHz) Ω	衰減常數(shù) dB/100m	20℃時的絕緣電阻MΩ·km	纜芯介電強度 kV	回波 損耗 dB	屏蔽 衰減 dB	護套介電強度 kV
									浸水 試驗	火花 試驗
75-5-1	1.02 ±0.02	4.70 ±0.20	75±3.0	f a=50MHz： ≤5.1 f=200MHz： ≤9.5 f=550MHz： ≤16.1 f =800MHz： ≤20.2 f=1.485GHz： ≤28.7 f=2.97GHz： ≤40.0	≥5000	1.2	fa≤300MHz： ≥20 f＞300MHz： ≥18	fa=50MHz： ≥60 f=200MHz：≥70 f=550MHz：≥70 f=800MHz：≥70	≥2.0	≥3.0
a  f為測試頻率。

產(chǎn)品性能控制方法：

1）特性阻抗

 高清視頻同軸電纜首先要考慮的主要參數(shù)就是特性阻抗。傳輸線匹配的條件是線路終端負載阻抗正好等于該傳輸線的特性阻抗，此時沒有能量的反射，因而有最高的傳輸效率，相關(guān)性能參數(shù)測試方法參考GY/T135-1998標準中5.2.5章節(jié)要求,可通過實驗室TDR儀器進行測試分析確認。特性阻抗取決于電纜的結(jié)構(gòu)尺寸和絕緣材料的介電常數(shù)，物理發(fā)泡絕緣材料有較低的介電常數(shù)。其發(fā)泡度，絕緣外徑與特性阻抗是正比例關(guān)系，增加其發(fā)泡度，絕緣外徑增大，同時特性阻抗也加大，反之則相反。發(fā)泡度與水中電容值成反比，特性阻抗和水中電容值成反比, 即特性阻抗值越大時，水中電容值越小。水中電容值和介電常數(shù)成正比，水中電容值越大，介電常數(shù)越大，反之則相反。當(dāng)物理發(fā)泡生產(chǎn)線設(shè)備介面顯示特性阻抗值在標準范圍外時，可通過調(diào)整發(fā)泡度或絕緣外徑大小，即在絕緣外徑公差允許范圍內(nèi)調(diào)整擠出機主機螺桿轉(zhuǎn)速或牽引輪轉(zhuǎn)速，使線材的水中電容值達到要求；如當(dāng)線材水中電容值偏小時，在外徑公差允許的范圍內(nèi)，調(diào)慢擠出機主機螺桿轉(zhuǎn)速或調(diào)快牽輪引的轉(zhuǎn)速，使芯線水中電容值達到要求。調(diào)整外徑不能使線材電容值達到目標要求時，絕緣材料絕緣性能可有問題，可以通過調(diào)節(jié)冷卻水溫度或移動冷動水槽，使線材發(fā)泡度改變。調(diào)整擠出機機頭溫度能改變發(fā)泡度，改變材料的絕緣性能，但因擠出機機頭溫度對發(fā)泡度影響非常敏感，盡量不要通過調(diào)整機頭來調(diào)節(jié)發(fā)泡度，并且改變機頭溫度還會影響其它工藝參數(shù)的變化。當(dāng)上述外徑調(diào)整及發(fā)泡度調(diào)節(jié)都不能使線材的水中電容值達到目標要求時，線材的結(jié)構(gòu)很可能存在問題，需檢查芯線是否有偏心、放線、收線張力是否過大導(dǎo)致銅絲被拉細等，從而把各擠出工藝條件調(diào)整到最佳狀態(tài)

2）衰減常數(shù)

衰減常數(shù)反映了電磁波能量沿電纜傳輸時的損耗大小，通常要求電纜有盡可能低的衰減常數(shù)。 衰減由內(nèi)外導(dǎo)體的損耗與支撐該導(dǎo)體的絕緣材料的介質(zhì)損耗之和構(gòu)成，其中導(dǎo)體損耗占主要地位，尤以內(nèi)導(dǎo)體的衰減最大，約占整個導(dǎo)體衰減的80％。低頻端主要是導(dǎo)體衰減，如導(dǎo)體外徑偏小，導(dǎo)體刮傷，氧化，附著力不良等。隨著頻率提高，介質(zhì)衰減也隨之增大。同軸電纜的衰減與導(dǎo)體，介質(zhì)，結(jié)構(gòu)尺寸，工藝水準和工作的頻率都有關(guān)，在50MHz以下衰減常數(shù)與標稱值不符，而高頻有余量，常常是鋁箔中的鋁基太薄所致，在頻率比較低的時候，鋁基的厚度小于或與該頻率的透射深度相當(dāng)，造成了衰減值過大。根據(jù)理論計算，當(dāng)頻率達50MHz時的鋁層透射深度為12.2µm，一般采取38µm以上的鋁基可以解決這個問題。物理發(fā)泡PE其衰減在低頻是合格，而高頻（如超過800MHz）時超差，大都與介電常數(shù)偏大有關(guān)系，即水中電容值偏大�；蛘吲c外導(dǎo)體編織密度過小，內(nèi)導(dǎo)體外徑偏小有關(guān)系。另外，衰減常數(shù)還取決與發(fā)泡度的大小。在阻抗和回波允許的范圍內(nèi)適當(dāng)提高發(fā)泡度（可以通過增加發(fā)泡度，提高阻抗，降低衰減。）對提高電纜的衰減常數(shù)有幫助，同時還可以降低成本，相關(guān)性能參數(shù)方法可參考GY/T135-1998標準中5.2.6章節(jié)要求,通過實驗室網(wǎng)絡(luò)分析儀進行測試分析確認。

3）回波損耗

回波損耗是由于同軸電纜特性阻抗不均勻性而引起的信號反射�；夭〒p耗會對接收機接收的信號的幅值產(chǎn)生影響，從而縮短了線纜的有效傳輸距離。相關(guān)性能參數(shù)測試可參考射頻電纜阻抗均勻性測量方法(GB/T12792-1991)的要求進行,通過實驗室TDR儀器進行測試分析確認。良好的回波損耗性能是保證高頻高數(shù)率傳輸性能的關(guān)鍵。在同軸電纜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的內(nèi)導(dǎo)體，絕緣體結(jié)構(gòu)尺寸偏差和材料變形，會使電纜的特性阻抗產(chǎn)生局部的不均勻，當(dāng)電纜加上傳輸信號時，這些地方便會出現(xiàn)信號的反射�；夭〒p耗值越大，信號反射系數(shù)越小，則表示電纜內(nèi)部均勻性越好，在實際生產(chǎn)過程中可通過嚴格控制導(dǎo)體和絕緣外徑的波動，確保絕緣同芯度達95%以上，內(nèi)導(dǎo)體和絕緣體無氧化刮傷現(xiàn)象。

 

 4）屏蔽衰減

屏蔽性能不良的系統(tǒng)，會破壞影響信號的正常傳輸，降低系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。高清視頻同軸電纜屏蔽性能的好壞，可以用屏蔽系數(shù)、屏蔽衰減，轉(zhuǎn)移阻抗來反映。屏蔽衰減越大，屏蔽系數(shù)越小，表示電纜屏蔽性能越好。在實際編織生產(chǎn)過程中，鋁箔搭接寬度應(yīng)不少于5mm，鋁層厚度提高到38µm以上，合理安排衰減，回波，屏蔽的關(guān)系，在衰減合格條件下合理降低發(fā)泡度，對提高屏蔽效果和回波都有利，鋁箔質(zhì)量要好，尤其柔韌性好，經(jīng)過各種彎曲而無裂紋。在線材屏蔽衰減設(shè)計時應(yīng)考慮如下因素：鋁基的厚度和鋁面的層數(shù)與屏蔽衰減具有一定的相關(guān)性，同規(guī)格的熱融鋁箔比同規(guī)格的單面鋁箔基本要好3-5dB。相同結(jié)構(gòu)的線材，同樣的編織密度，編織單絲外徑小的導(dǎo)體比大的導(dǎo)體屏蔽效果要好，在約90dB以內(nèi)，編織的密度與屏蔽衰減能力基本上是相關(guān)的，即編織密度越大，則屏蔽衰減能力越強，遮蔽率在65%時，屏蔽衰減值可達80 dB。相關(guān)性能參數(shù)測試可參考有線電視系統(tǒng)射頻同軸電纜屏蔽性能技術(shù)要求和測試方法(GY/T186-2002)標準中5.1章節(jié)要求采用吸收鉗法.另外高清視頻同軸電纜屏蔽衰減的測試方法可分為通過測量同軸電纜表面轉(zhuǎn)移阻抗對其進行間接描述,三同軸法是典型的轉(zhuǎn)移阻抗測量方法，在很多情況下,特別是頻率比較低的時候(10 MHz以下),可以用轉(zhuǎn)移阻抗間接描述屏蔽電纜的屏蔽衰減，轉(zhuǎn)移阻抗越低,屏蔽電纜的屏蔽性能越好。

生產(chǎn)品質(zhì)保證是源于對生產(chǎn)過程細節(jié)的關(guān)注，特別是材料的可靠性及結(jié)構(gòu)尺寸有效性，設(shè)備的穩(wěn)定性，工藝參數(shù)實施的有效性都是我們過程檢驗確認的重點，只有對這些細節(jié)進行監(jiān)控確認，確保過程有效，我們才能生產(chǎn)出合格類產(chǎn)品。