Abschirmung von Hochgeschwindigkeitskabeln von einem EMP

Ich habe früher in einer Einrichtung gearbeitet, die mit einer enormen Leistungsabgabe (2 Terrawatt) von einem Hochstromimpuls zu tun hatte. Wenn wir Detektoren aneinanderreihen würden, um Ereignisse im Bereich von wenigen Nanosekunden zu messen, würden wir es so machen, wie es in der Abbildung unten dargestellt ist. Was mich verwirrte, war, dass die Metallgeflecht-Abschirmung um unsere Koax-Signalkabel nur an einem Ende geerdet war (dh sie war nur mit einem der Faraday-Käfige verbunden), und ich bekam nie eine klare Antwort darauf, warum dies der Fall war.

Warum sollte dies eine bessere Abschirmung bieten, als das Geflecht an beiden Enden mit den Faraday-Käfigen zu verbinden?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

@Ben - Wie Rob sagte, soll es wahrscheinlich Erdschleifenprobleme vermeiden. Wenn die Metallabschirmung an beiden Enden verbunden wäre, dann gäbe es einen vollständigen Schaltkreispfad von einem Faraday-Käfig durch die Metallabschirmung zum anderen Faraday-Käfig und dann zurück durch die Erde zum ersten Faraday-Käfig. Jeder zeitlich veränderliche magnetische Fluss durch diesen geschlossenen Stromkreis würde zu induzierten Strömen im Stromkreis einschließlich der Metallabschirmung und daher zu Spannungen in der Metallabschirmung führen, die empfindliche Messungen stören könnten.
@Rob Ja, ich denke, das ist richtig; Der Abschnitt "Wie es funktioniert" in diesem Wiki-Artikel erklärt es gut, und unter "Lösungen" scheint es sich genau auf diese Situation zu beziehen. Wenn jemand es als Antwort posten möchte, akzeptiere ich es.

Antworten (2)

In Ihrem Szenario könnte es interessant sein zu wissen, aus welcher Richtung der Puls kommt, wie seine Polarisation war und ob das immer gleich war. Dies zeigt an, in welche Richtung die vorherrschende Ladungsbewegung in den Käfigen gehen würde.
Oberflächenströme in Schirmen/Käfigen sind lokalisiert, sie werden durch lokale externe EM-Felder induziert. Wenn das Metallgeflecht verbunden wäre, würde dies vermutlich zu größeren Strömen führen, sowohl aufgrund unterschiedlicher lokaler Bedingungen an gegenüberliegenden Enden als auch zu einer unendlichen Ladungszufuhr, da beide Enden geerdet wären.

Es gibt eine andere Möglichkeit, je nachdem, wie die Detektoren funktionierten, da das Signal, das Sie messen, das gleiche zu sein scheint wie das Rauschen, das Sie herausfiltern möchten. Wenn Ihr Erdling also vollständig auf den Impuls reagieren darf, könnten bestimmte Arten von Detektoren ihn weniger gut erfassen?

Die Antwort ist nicht einfach, da praktische Geometrien komplex sein können. Es würde mich nicht überraschen, dass einige Versuche und Irrtümer erforderlich waren, um festzustellen, dass die obige Konfiguration normalerweise besser war.

Detektorimpulse wären typischerweise 2–20 ns lang, mit entweder positiver oder negativer Polarität. Es wurde (meines Wissens nach) nie unterschieden, in welche Richtung sich der Impuls auf der Abschirmseite bewegte. Ich glaube aber, Sie haben Recht - wie bei den meisten Dingen in der Impulsphysik scheint die Wissenschaft auf schwarzer Magie zu beruhen.

Ein EM-Impuls induziert normalerweise einen Strom in jedem Leiter, auf den er trifft.

Wenn das Geflecht an beiden Enden verbunden ist, kann der Strom frei fließen und für ein starkes Feld kann er sehr groß sein. Faraday-Kabel und Koaxialkabel sind nicht perfekt bei ihrer Arbeit; Wenn Sie sie mit genügend roher Kraft treffen, wird genug Impuls durchkommen, um das Messsignal zu verschlechtern.

Indem der Strompfad unterbrochen wird, bietet das Geflecht immer noch Schutz vor E-Feldern und der Strom darin wird stark reduziert.

Dieses System der einseitigen Abschirmung war bei alten Audiogeräten und Telefonzentralen mit geringer Bandbreite üblich.

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