为了获取一个屏蔽电缆的经济和有效的传输特性具有七个导体任意长度的，七个导体屏蔽电缆的传输特性建模和模拟传输线的理论的基础上几个司机。先，每单位长度电缆分布参数模型参数的有限元法，即趋肤效应和邻近效应影响内钢护甲的计算，然后类似变化认为方程溶液模板即方程多导体传输线，获得和电缆近端在远程端的传输特性曲线，最后一个屏蔽电缆七个核d以3 km长度为例，将模型仿真结果与实测数据进行比较，以证明模型的有效性。结果表明，该电缆装置的核心的传输特性是较复杂的和可变的，并且该衰减是严重的，而中间电缆的芯的传输特性适度地衰减，这是比较合适的进行高速通信。
键词：7条铠装电缆，传输线多核，有限元，传输特性文件的代码：A文章编号：1674-5124（2017）04-0118-07介绍和记录VSP监测水力压裂过程在试井领域，清楚地了解七芯屏蔽电缆作为传输介质的传输特性是高质量数据传输的先决条件。月护套电缆。测试过程中使用的几公里，通过该电缆传输的信号属于由分布电阻长期传输，分布式电感，电容及其他参数影响的分布，电缆可以是非常窄的长带宽，这是提高井中数据传输的吞吐量和质量的瓶颈。外，电缆的传输特性是非线性的和非线性信道具有不同的形式不同的效果的signaux.Il很难定义固定参数来精确地计算出信号的传输特性[1]。
70年代后期以来，克莱顿教授[2-4]一贯提出的传输线理论和几个司机使用这种有效的近似分析方法来分析衰减和串扰过程带状电缆和双绞线电缆的信号传输。导体传输线理论已广泛应用于多导体电缆传输特性分析领域。Mazloom等[5]对瑞典铁路信号电缆的空置，模型和实验研究; [6]借助电源线的数量电磁辐射的多导体卫星传输线理论预测类似Spadacini搜索; Xie Yan Zhao等[7]对顶置多芯传输电缆的电磁脉冲响应进行了计算，为保护设计提供了参考。芯屏蔽电缆比传统的多芯电缆结构更复杂，七根屏蔽电缆采用厚钢制铠装。
于铁磁物体的邻近效应，更难以预测电缆传输特性的变化。前，国内主要采用的测试方法是获得七芯屏蔽电缆的传输特性[8]。而，对于屏蔽电缆七魂公里，试验方法应分别针对不同的通信模式和硬件连接，这不仅严重阻碍了研究和开发进度的条件下进行测试，还需要重要的财政支持。现任意长度和成本效益的七芯屏蔽电缆的传输特性。考传输多芯电缆的特性分析的方法，在这里，七条护套电缆认为是准TEM（横向电磁场，即电场和磁场组件位于的垂直平面传播，即沿电场传播方向的方向不与磁场成分），芯和在心脏中流动的电流之间的电压可以唯一定义，然后将特征电缆传输可以通过建模方法获得。里所描述的理论基础7条护套电缆认为是准TEM结构，但也具有若干驱动器的传输线结构，以及[9]分析的电缆的传输特性模型与设置多导体传输线的屏蔽理论。的导体L的正 1米总长度的由若干导体的传输线结构进行了分析，
矿用电缆和n 1个导体彼此平行并平行于坐标轴Z（如在图1所示）。接网络到近端（Z = 0）和在远端（Z = L）由广义戴维南的包括激励的集中源的模型来表示。设沿导体传输的电磁场是横向电磁配置（TEM），0导体作为参考导体，环路传输线电流方程V（z，t）= - RI（Z，t）的LI（Z，T）I（Z，T）= - GV（Z，T） - CV（Z，t），其中V和I是n×1含有指令电压向量n个导体的[V（Z，T）] I = VI（Z，t）和n个导体的电流[I（Z，T）] I = II（Z，t），其中i表示的第i行向量中的组件，也表示其第i个驱动程序的数据。z表征z轴上的坐标，t表征时间。似地，R，L，C和G分别是单位长度电阻矩阵，单位长度电感矩阵，单位长度电容矩阵和单位长度电导矩阵。图2中示出的元件中的每一个矩阵，在单位长度的参数式的阵列的形式：R = L = C = G中的多导体传输线理论的理解=获得的参数每单位长度的传输线路分布多导体是多导体传输线的先决条件的分析，解决传输线的方程来的多个导体，是获得的分布所需的处理每根导线上的电压和电流。此，我们首先由矩阵R单位长度分布参数，L的有限元法估计7条护套电缆，C，G（获得的模型参数），则在多个导电的传输线路溶液矩阵转换频域方程（方程模型解）获得千米电缆的传输特性。模从理论分析可知，七芯屏蔽电缆传输特性的建模和分析主要分为两个阶段。算模型参数的有限元方法通常，通过分析方法获得传输线的单位长度参数。分析方法是简单，快速，但它并没有解决结构简单的问题：它是无能为力的多核传输线到复杂的结构（如屏蔽电缆7级的驱动程序）[10]这里在九月护套电缆分布参数单元的有限元方法，所述复杂的结构并不限于计算，并且可以充分考虑到趋肤效应的单位值的参数效应和邻近在每个相应的频率分布点处获得参数。体思路是：在图3Ω，其中Ω1，Ω2，...，N导体ωN（这里即内核），ωN 1， ωN所示的图案的任意横截面的形式在图2中，......，Ωn m是绝缘区域（这里是中心绝缘材料），其介电常数不同于围绕n个导体的m个块。克斯韦方程在频域中的另一种微分形式？冷×E =-jωB（3）？冷×H =σE jωD（4）？冷·D =ρ（5）？冷·B = 0（6）式中：σ - 电导率; E - 电场强度; B - 磁通密度; H - 磁场强度; D - 电通量密度; ρ - 电荷密度; ω - 角频率。
液电阻，E的电感= - V冷-jωA（7）B =楞×A（8）式（3）和（4）可以得到：？愣愣××A （σ jωε）??? （JωA ？冷V）= 0（9）使用所述有限元方法，在结合Neumann边界条件N×A = 0（n是法向矢量截面面积Ω的限制）在电缆部分区域中的等式的分辨率，可以具有横截面积解决方案内部电流分布。能量损失[11-14]中，RII自电阻的值的观点出发：RII ==（10）的计算，因为JZ是穿过部分中的电流密度矢量电缆在轴线Z方向电阻的计算后，将导体假设九I，J的当前-ix电流导体，相对于所述互电阻RIJ Q中的功率损耗是Q =（RII了Wm =ΩB2dΩ（12）假定流过导体的电流i： RJJ-2rij）Ix2的（11）和自感吕互感LIJ通过计算所述磁存储能量了Wm的整个区域得到的和j驱动1I和1J分别在导体中其他电流等于0，则：WM =（2 LiiIi2 LijIiIj LjjIj2 ）（13）将溶液的容量由方程（7）获得与库仑规范塄·A = 0，2V = 0.特征值和相互容量是通过求解拉普拉斯方程得到的Dirichlet在所有非导电区域的边界条件：塄2V= 0以获得电位分布。从第i CII容量导体至电位Vi表面计算被定义，在导体的表面和另一个表面装甲电位为0，则：CII = 2我们/ Vi2的（14）我们的M =ωN跨越非导电性区域Ω 1∪Ωn2∪ ... m个内∪Ωn蓄电池：我们=ΩmεE2dΩ（15）互电容Cij的假定对应的导体的表面电位i和j分别为导体VI和Vj。
辨率指示围绕conducteur.En介质的电导率的电导率由于在屏蔽电缆使用的绝缘介质，所述电导的值非常接近于零，假设为在本文档中零。域的方法解决了modèle.Après获得根据上述方法中的模型参数的方程，获得所述传递特性的过程中被转换成模型方程求解过程（从方程多导体传输线）。本文中，多导体传输线的方程通过类似的变换方法[15]解决。
设传输线的激励源随时间变化是正弦波并且已经处于稳定状态。此，传输线上的电压和电流也是与激发源相同频率的正弦波。域中形成用于V（z）的一多导体传输线方程= - ZI（z）的I（z）的= - YV（Z）（16）当n×n的矩阵Z的单位长度阻抗= R jωL，导纳矩阵Y = G jωC。设传输线是均匀的，即传输线的横截面尺寸和传输线周围的支撑特性沿传输线是恒定的（独立于Z）。式（16）被变换为普通的二阶微分方程V（z）= ZYV（z）I（z）= YZI（z）（17）。面的等式彼此耦合。于ZY和YZ是全秩矩阵，每组的电压Vi（z）和电流Ii（z）影响所有其他组的电压和电流。解方法的基本思想是使用类似的变换来解耦方程。
于模数转换：V（Z）= TxVm（z）的I（z）的= TyIm（Z）（18）其中n×n的可逆复杂基质Tx和Ty被定义为传输线，实际电压相量V和I的模具和Im，式（17）之间的可变电压Vm的转换可以改变为VM（Z）= TX-1ZYTxVm（Z）=γ2Vm（z）的IM（Z）= TY-1YZTyIm（ Z）=γ2Im（Z）（19）其中，γ2是n×n的对角矩阵：γ2=（20）如果能够找到的Tx和Ty变换矩阵，公式（19）被成功分离。于Z和Y都是对称的画，调换ZY是YZ，谁拥有相同的值，这样我们就可以发现，仅一个Tx和Ty去耦方程。（19）去耦后，相对于计算得到的溶液的导电传输线的两个想法是VM（Z）=eγzVm eγzVm-IM（Z）= E-γzIm-eγzIm- （21） E处±γZ=（22）VM和Im定义矩阵索引是常量的N×1向量被确定，它们与前，后的横波，即VM = VM1±±±Vm2的VMN相关联±，林=±Im1的Im2的±±±IMN（23）使用等式（18）可以被确定模电压模电流通过转换的电压和电流获得的实际传输线：V（Z）= TX（E-γzVmeγzVm- ）I（z）的=泰（E-γzIm-eγzIm - ）（24）也可以被转化成林仅表示，即：V（Z）= ZcTy（E-γzIm eγzIm-）I（z）的=泰（eγzIm - eγzIm - ）（25）其中I m ，即使经过在图1中的结合方程式中示出的终端的条件IM-溶液，由以下等式：Im = Im-matr冰VSVL，其中特征阻抗Zc =ZTyγ-1TY-1。具的电压VS，VL在近端和图1的远端，和矩阵的阻抗ZS表征电压，ZL表征在所述近端终端阻抗和图1的远端。
过上述过程，获得长度为z的屏蔽七芯电缆上的电压和电流值，并可获得传输特性。证和使用有限元软件计算以上七个导体屏蔽电缆3公里建模仿真的长度描述的模型建模传输特性应用的例子前七根电缆通过单元长度的分布参数进行护套。个导体屏蔽电缆的截面由三角形有限元分割，以及用于更精确的分割，以满足计算精度要求进行结构的大小的细微分裂（参见图4）。中的黑色部分是结构连接和精细结构的精细交叉的结果。件的材料特性定义如表1所示。缆的芯材是铜，而铠装的芯材是钢。分析为在横截面面积的电流密度和电势分布所描述的建模方法（图5，图6），可以看出，电流密度分布和电位分布皮肤和邻近效应的影响受到显着影响即，铠装电缆的单位长度分布参数受频率的影响。算采用有限元法将电缆的单位长度因子的分布，邻近效应和趋肤效应的影响可以被包括在计算范围和一致的结果可以获得实际情况。过使用有限元法获得的电缆参数分布单元的长度，使用2.2溶液的FORTRAN编程语言模型的方程组，该方法后示于图如图1所示，在中心磁芯和外围磁芯上分别加上电阻50Ω适配器电缆端。行信号传输的模拟以获得近端和远端电缆的传输特性。
试屏蔽电缆的附近，远程传输特性七个导体卷绕在电缆卷筒带3公里的长度，并且在信号的心脏具有50Ω内阻经由源输入振幅接近传输。于5 V正弦激励，剩余的磁芯通过50Ω匹配电阻接地，电缆的远端连接到50Ω匹配电阻作为仿真模型，测试结果在频率点获得。试结果与模拟数据进行比较，如图7〜9可以看出，近电缆的模拟的结果，可以很好地适应测量数据：随着频率的增加，衰减增大也逐渐增加，在100 kHz附近增益约为-6 dB。输3 km后，远程内核的模拟结果也可以很好地与测量数据进行比较。
而，发现幅度增益波动很大，并且可以在100kHz附近达到5dB。此，该设备的核心不适用于高速传输方案，这导致高错误率。在图中看到的那样，在与试验结果更好协议中间电缆结果的芯的模拟的远端，并且可相对于图中可以看出。图8所示，中间电缆衰减的核心是越小，振幅平滑曲线可以很好地解释屏蔽电缆的应用的经验发现到七个核：外围心脏传输特性更加复杂和变化越大，衰减越严重，相比之下，中间核更适合于高速通信。
之，模拟模型可被简单地用于和有效地获得文本中的任何长度7铠装电缆的传输特性，其结果是在假设整个根九月护套电缆是均匀的，即，该错误任意电缆截面的尺寸和周围介质的特性是沿电缆的轴向产生的，这与实际情况不同。果对精度要求很高，可以使用屏蔽电缆长距离段，每段的横截面尺寸和周围介质属性根据实际情况设定，输出部分下一阶段作为更复杂处理的输入，即可根据要求提供更高的准确度。论屏蔽电缆的七个导体的传输特性是在多导体传输线的理论的基础上模型化，在模型参数由有限元法计算模型方程通过转化的方法来解决按矩阵。3 km电缆为例，将模型仿真结果与测量结果进行比较，证明了仿真模型的有效性。实际应用中，铠装电缆在轴向上的横向特性受许多因素的影响并且不均匀。了进一步提高精度，可以将电缆部分的特性考虑为模型的参数之一。成了分割的计算，但是以计算为代价提高了精度。
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