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銅包鋼射頻同軸電纜應(yīng)用分析及鍍層測定
浙江思達(dá)電纜有限公司 嚴(yán)紅成 2017/2/14 15:40:26
（接上頁）
圖1銅包鋼線的截面形狀
在現(xiàn)行的銅包鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，都是以銅包鋼線在直流條件下相對于銅的相對導(dǎo)電率作為導(dǎo)電性能指標(biāo)的。因此可以把銅包鋼線在物理上等效為由一個(gè)鋼芯線支路和一個(gè)管狀銅鍍層支路組成的并聯(lián)電路。設(shè)Rs為鋼芯電阻，Rc為銅鍍層電阻，Rccs為銅包鋼線電阻，單位：Ω，則：Rccs=RcRs/(Rc+Rs)
3.2銅鍍層厚度、銅面積系數(shù)a、銅包鋼導(dǎo)電率之間關(guān)系
我們用a表示銅包鋼線橫截面上，銅鍍層的面積Sc與銅包鋼線總面積Sccs之比，即a=Sc/Sccs則鋼芯線截面積Ss=Sccs-Sc，通過面積公式得出：
Sccs=1/4π〖（Ds+2t）〗^2Ss=1/4πDs^2
Sc=1/4π〖（Ds+2t）〗^2-1/4πDs^2根據(jù)a定義得：
a=(1/4 π〖（Ds+2t）〗^2-1/4 πDs^2)/(1/4 π〖（Ds+2t）〗^2 )
整理得：
t=（1/√(1-a)-1）Ds/2
上式是用鋼芯線直徑表示的銅鍍層厚度計(jì)算公式，若將Dccs=Ds+2t帶入公式，則得到用銅包鋼線直徑表示的銅鍍層厚度計(jì)算公式：
t=（1-√(1-a)）Dccs/2此式在實(shí)際中比較常用
同樣從銅包鋼線物理模型機(jī)及等效電路公式可以得出：
a=(γccs-γs)/(1-γs)
γs代表鋼芯相對導(dǎo)電率，γccs代表銅包鋼線相對導(dǎo)電率
為了達(dá)到導(dǎo)電率要求和衰減要求，一般在設(shè)計(jì)射頻同軸電纜銅包鋼線應(yīng)用時(shí)t≥δ，有了鍍層的透射深度再加上可定的鋼芯材料，可以計(jì)算整理出有關(guān)銅包鋼線所有相關(guān)參數(shù)。如一款銅包鋼RG6同軸電纜，要求設(shè)計(jì)頻率為5Mhz到3000Mhz，根據(jù)集膚效應(yīng)理論，只要設(shè)計(jì)考慮最小頻率5Mhz時(shí)要求的銅層厚度，
δ=0.0295mm，t≥δ，在這里取0.03mm。Dccs為1.02mm，得到a=0.114，
若取γs=15%，則γccs=24.69%。同樣，可以通過已知測量出的銅包鋼線導(dǎo)電率，推算出任意其他所求參數(shù)。
4、化學(xué)法鍍層測定
4.1測厚原理
化學(xué)溶解法是將試樣的鍍層在退鍍液中溶解，測得鍍層的重量，然后根據(jù)重量、表面積和密度的關(guān)系式計(jì)算出鍍層的平均厚度。
該方法的關(guān)鍵是選擇既能較快溶解鍍層，而對基體金屬的腐蝕又小的退鍍液，經(jīng)過反復(fù)查資料試驗(yàn)，退鍍液配方推薦：濃度為150-200g/L的鉻酸，也可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)配制氨水和過氧化氫混合液。
4.2測厚方法
用直尺取20cm三根銅包鋼絲，用外徑千分尺測絲的直徑D并記錄；將將絲清潔、干燥，在分析天平上稱退鍍前絲的重量并記錄；把試樣放入退鍍液中溶解鍍層，直到鍍層全部溶解，露出基體為止；再次稱退鍍后絲的重量，兩次重量之差即為鍍層的重量，鍍層的平均厚度按以下公式計(jì)算：
δ=(（m1-m2）)/πDLρ*〖10〗^4
式中δ—鍍層的平均厚度，mm
m1—退鍍前樣品重量，g
m2—退鍍前樣品重量，g
D—退鍍前樣品線徑，mm
L—樣品長度，cm
Ρ—鍍層金屬密度，g/〖cm〗^3
鍍層厚度取三個(gè)試樣的平均值
5、結(jié)束語
在銅包鋼射頻同軸電纜的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，通過對銅包鋼線電磁波傳輸中趨膚效應(yīng)的分析和通過銅包鋼物理模型對鍍層厚度、相對導(dǎo)電率、銅面積系數(shù)進(jìn)行了剖析，將設(shè)計(jì)時(shí)電纜衰減考慮的頻率與鍍層厚度建立了聯(lián)系并進(jìn)行了公式推導(dǎo)，以有助于在應(yīng)用時(shí)既考慮經(jīng)濟(jì)成本，又能滿足各方要求。最后可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法去驗(yàn)證和確認(rèn)銅包鋼線鍍層的厚度，同時(shí)可以通過對公式的一些修正使其完全達(dá)到研發(fā)、生產(chǎn)的需要。
參考文獻(xiàn)：
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[4]YB/T135-1998鍍銅鋼絲鍍層重量及其組分試驗(yàn)方法[S]
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