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[漏泄电缆] 泄漏振动电缆周界入侵防范技术原理分享

P:2011-12-07 14:53:53

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无线电“漏泄场”的建立

对射频同轴电缆按特定要求加以疏编、开缝、穿孔、开槽等工艺方式对其外导体屏蔽层施以连续且有规则的“破坏”,即能制造出泄漏电缆。由此故意引起射频同轴电缆中传输的无线电信号能量发生泄漏作用,将在泄漏电缆径向长度的周围建立起一种均匀且连续的无线电电磁场,称之为“漏泄场”。藉助“漏泄场”,泄漏电缆为无线电信号在“限定空间”中的传输提供了一种类似长天线作用的传输媒介,构成沿泄漏电缆狭长区域内的无线电传输通道,据此可实现无线电收发讯机与馈体泄漏电缆之间两个可逆方向上完全等效的电磁能量的交换或称“耦合”,从而得以可靠地实现某些“限定空间”(井巷、隧道、山洞、地下道等处)的无线电双向通信。

泄漏电缆的传输衰减及耦合效率

泄漏电缆是无线电漏泄场原理周界入侵检测技术的关键部件。泄漏电缆的设计关键是内导体、外导体、绝缘体和外护套的结构尺寸、材质、结构均匀性、空气介质比率、屏蔽形式和光电复盖率等。其主要电气特性是内、外导体直流电阻、分布电容、电感电阻比、传输衰减、耦合效率、表面转移阻抗及其特性阻抗等。无论何种设计,最终着眼点主要是追求较小的传输衰减和较高的耦合效率。

泄漏电缆的传输衰减是电缆材质和工艺结构的函数。主要表征为:随内、外导体电阻成正比地增加,随电缆的特性阻抗成正比地减少,随介质的功率因子成正比地增加,随介质的介电常数呈平方根函数,随外导体的光电复盖率成反比地增加。

泄漏电缆的耦合效率涉及电磁场理论。经电磁耦合理论推导并加以适当近似得知,由屏蔽形式所决定的表面转移阻抗和转移导纳是耦合效率的关键因数,比较直观的主要表征为:随单位长度外导体开孔面积(大小、数目)成正比地增加,随外导体开孔(缝)纵向长度成正比地增加,随开孔的园周长度成平方关系增加,随电缆直径大小成平方关系降低。

由于泄漏电缆比较重视其结构工艺,各国制造商均拥有不同的专利技术。较典型的有英国的疏编技术、美国的螺旋管特征开孔技术、德国的纵向开缝技术、日本的八字开槽技术等。

在实际应用中,为了补偿泄漏电缆在径向长度上传输衰减随距离按对数规律逐渐增大的影响,国际上大部分用作周界入侵传感器的商品泄漏电缆均采用沿电缆径向长度逐渐增加开孔尺寸的工艺措施。这种措施常常被称作耦合能量分级技术,用以获得耦合能量分级型泄漏电缆。其确切的制造细节通常申请为专利。

泄漏振动电缆周界入侵检测传感器

泄漏电缆作为周界入侵检测传感器应用时通常采用埋地敷设方式。埋地敷设方式可取得隐形连续复盖周界防区和免维护的实用效果。

实验研究表明:采用两根平行敷设的泄漏电缆,一根接入发信机,另一根接入受信机,入侵者进入两根电缆中间区域时,由于处在“漏泄场”中的人体对无线电射频能量的散射,将引起受信机端口接收信号电平的波动。采用各种信号分析手段检测出这个变动,即可对入侵者在防护周界范围内作出定性和定位判断。在各种泄漏电缆周界入侵防范系统中,无一例外地都采用泄漏电缆作为入侵检测传感器。

泄漏电缆的一端接入发信机后,无线电射频能量在泄漏电缆内部一方面以同轴波模式向电缆终端传输的同时,另一方面通过电缆外导体开孔的表面沿电缆径向长度以准TEM波模式向前方传播可称之为表面波。同轴波模式的传输速度和传输衰减决定于同轴电缆的结构参数,基本上与安装环境无关;表面波模式的传输速度和传输衰减则与安装环境有关,如果泄漏电缆以埋地方式安装,与地面以上的空气环境中安装相比,表面波的传输速度减慢且传输衰减增大。上述沿电缆长度上存在着的表面波是一种近场波,其作用场仅及距电缆若干公尺以内,这种电磁漏泄场的能量将随其与电缆纵向距离增大而迅速衰减直至消失。这意味着泄漏电缆作为入侵检测传感器应用时,仅包含一个有限距离的检测区域,对无线电空间秩序不构成为一种有害的干扰源。



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