為了獲取一個(gè)屏蔽電纜的經(jīng)濟(jì)和有效的傳輸特性具有七個(gè)導(dǎo)體任意長(zhǎng)度的，七個(gè)導(dǎo)體屏蔽電纜的傳輸特性建模和模擬傳輸線(xiàn)的理論的基礎(chǔ)上幾個(gè)司機(jī)。先，每單位長(zhǎng)度電纜分布參數(shù)模型參數(shù)的有限元法，即趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)影響內(nèi)鋼護(hù)甲的計(jì)算，然后類(lèi)似變化認(rèn)為方程溶液模板即方程多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)，獲得和電纜近端在遠(yuǎn)程端的傳輸特性曲線(xiàn)，最后一個(gè)屏蔽電纜七個(gè)核d以3 km長(zhǎng)度為例，將模型仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以證明模型的有效性。結(jié)果表明，該電纜裝置的核心的傳輸特性是較復(fù)雜的和可變的，并且該衰減是嚴(yán)重的，而中間電纜的芯的傳輸特性適度地衰減，這是比較合適的進(jìn)行高速通信。
　　鍵詞：7條鎧裝電纜，傳輸線(xiàn)多核，有限元，傳輸特性文件的代碼：A文章編號(hào)：1674-5124（2017）04-0118-07介紹和記錄VSP監(jiān)測(cè)水力壓裂過(guò)程在試井領(lǐng)域，清楚地了解七芯屏蔽電纜作為傳輸介質(zhì)的傳輸特性是高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)南葲Q條件。月護(hù)套電纜。測(cè)試過(guò)程中使用的幾公里，通過(guò)該電纜傳輸?shù)男盘?hào)屬于由分布電阻長(zhǎng)期傳輸，分布式電感，電容及其他參數(shù)影響的分布，電纜可以是非常窄的長(zhǎng)帶寬，這是提高井中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝亢唾|(zhì)量的瓶頸。外，電纜的傳輸特性是非線(xiàn)性的和非線(xiàn)性信道具有不同的形式不同的效果的signaux.Il很難定義固定參數(shù)來(lái)精確地計(jì)算出信號(hào)的傳輸特性[1]。
　　70年代后期以來(lái)，克萊頓教授[2-4]一貫提出的傳輸線(xiàn)理論和幾個(gè)司機(jī)使用這種有效的近似分析方法來(lái)分析衰減和串?dāng)_過(guò)程帶狀電纜和雙絞線(xiàn)電纜的信號(hào)傳輸。導(dǎo)體傳輸線(xiàn)理論已廣泛應(yīng)用于多導(dǎo)體電纜傳輸特性分析領(lǐng)域。Mazloom等[5]對(duì)瑞典鐵路信號(hào)電纜的空置，模型和實(shí)驗(yàn)研究; [6]借助電源線(xiàn)的數(shù)量電磁輻射的多導(dǎo)體衛(wèi)星傳輸線(xiàn)理論預(yù)測(cè)類(lèi)似Spadacini搜索; Xie Yan Zhao等[7]對(duì)頂置多芯傳輸電纜的電磁脈沖響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算，為保護(hù)設(shè)計(jì)提供了參考。芯屏蔽電纜比傳統(tǒng)的多芯電纜結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，七根屏蔽電纜采用厚鋼制鎧裝。
　　于鐵磁物體的鄰近效應(yīng)，更難以預(yù)測(cè)電纜傳輸特性的變化。前，國(guó)內(nèi)主要采用的測(cè)試方法是獲得七芯屏蔽電纜的傳輸特性[8]。而，對(duì)于屏蔽電纜七魂公里，試驗(yàn)方法應(yīng)分別針對(duì)不同的通信模式和硬件連接，這不僅嚴(yán)重阻礙了研究和開(kāi)發(fā)進(jìn)度的條件下進(jìn)行測(cè)試，還需要重要的財(cái)政支持?，F(xiàn)任意長(zhǎng)度和成本效益的七芯屏蔽電纜的傳輸特性?？紓鬏敹嘈倦娎|的特性分析的方法，在這里，七條護(hù)套電纜認(rèn)為是準(zhǔn)TEM（橫向電磁場(chǎng)，即電場(chǎng)和磁場(chǎng)組件位于的垂直平面?zhèn)鞑?，即沿電?chǎng)傳播方向的方向不與磁場(chǎng)成分），芯和在心臟中流動(dòng)的電流之間的電壓可以唯一定義，然后將特征電纜傳輸可以通過(guò)建模方法獲得。里所描述的理論基礎(chǔ)7條護(hù)套電纜認(rèn)為是準(zhǔn)TEM結(jié)構(gòu)，但也具有若干驅(qū)動(dòng)器的傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)，以及[9]分析的電纜的傳輸特性模型與設(shè)置多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)的屏蔽理論。的導(dǎo)體L的正 1米總長(zhǎng)度的由若干導(dǎo)體的傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，礦用電纜和n 1個(gè)導(dǎo)體彼此平行并平行于坐標(biāo)軸Z（如在圖1所示）。接網(wǎng)絡(luò)到近端（Z = 0）和在遠(yuǎn)端（Z = L）由廣義戴維南的包括激勵(lì)的集中源的模型來(lái)表示。設(shè)沿導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶艌?chǎng)是橫向電磁配置（TEM），0導(dǎo)體作為參考導(dǎo)體，環(huán)路傳輸線(xiàn)電流方程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含有指令電壓向量n個(gè)導(dǎo)體的[V（Z，T）] I = VI（Z，t）和n個(gè)導(dǎo)體的電流[I（Z，T）] I = II（Z，t），其中i表示的第i行向量中的組件，也表示其第i個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)。z表征z軸上的坐標(biāo)，t表征時(shí)間。似地，R，L，C和G分別是單位長(zhǎng)度電阻矩陣，單位長(zhǎng)度電感矩陣，單位長(zhǎng)度電容矩陣和單位長(zhǎng)度電導(dǎo)矩陣。圖2中示出的元件中的每一個(gè)矩陣，在單位長(zhǎng)度的參數(shù)式的陣列的形式：R = L = C = G中的多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)理論的理解=獲得的參數(shù)每單位長(zhǎng)度的傳輸線(xiàn)路分布多導(dǎo)體是多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)的先決條件的分析，解決傳輸線(xiàn)的方程來(lái)的多個(gè)導(dǎo)體，是獲得的分布所需的處理每根導(dǎo)線(xiàn)上的電壓和電流。此，我們首先由矩陣R單位長(zhǎng)度分布參數(shù)，L的有限元法估計(jì)7條護(hù)套電纜，C，G（獲得的模型參數(shù)），則在多個(gè)導(dǎo)電的傳輸線(xiàn)路溶液矩陣轉(zhuǎn)換頻域方程（方程模型解）獲得千米電纜的傳輸特性。模從理論分析可知，七芯屏蔽電纜傳輸特性的建模和分析主要分為兩個(gè)階段。算模型參數(shù)的有限元方法通常，通過(guò)分析方法獲得傳輸線(xiàn)的單位長(zhǎng)度參數(shù)。分析方法是簡(jiǎn)單，快速，但它并沒(méi)有解決結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：它是無(wú)能為力的多核傳輸線(xiàn)到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（如屏蔽電纜7級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序）[10]這里在九月護(hù)套電纜分布參數(shù)單元的有限元方法，所述復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并不限于計(jì)算，并且可以充分考慮到趨膚效應(yīng)的單位值的參數(shù)效應(yīng)和鄰近在每個(gè)相應(yīng)的頻率分布點(diǎn)處獲得參數(shù)。體思路是：在圖3Ω，其中Ω1，Ω2，...，N導(dǎo)體ωN（這里即內(nèi)核），ωN 1， ωN所示的圖案的任意橫截面的形式在圖2中，......，Ωn m是絕緣區(qū)域（這里是中心絕緣材料），其介電常數(shù)不同于圍繞n個(gè)導(dǎo)體的m個(gè)塊。克斯韋方程在頻域中的另一種微分形式？冷×E =-jωB（3）？冷×H =σE jωD（4）？冷·D =ρ（5）？冷·B = 0（6）式中：σ - 電導(dǎo)率; E - 電場(chǎng)強(qiáng)度; B - 磁通密度; H - 磁場(chǎng)強(qiáng)度; D - 電通量密度; ρ - 電荷密度; ω - 角頻率。
　　液電阻，E的電感= - 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，在結(jié)合Neumann邊界條件N×A = 0（n是法向矢量截面面積Ω的限制）在電纜部分區(qū)域中的等式的分辨率，可以具有橫截面積解決方案內(nèi)部電流分布。能量損失[11-14]中，RII自電阻的值的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)：RII ==（10）的計(jì)算，因?yàn)镴Z是穿過(guò)部分中的電流密度矢量電纜在軸線(xiàn)Z方向電阻的計(jì)算后，將導(dǎo)體假設(shè)九I，J的當(dāng)前-ix電流導(dǎo)體，相對(duì)于所述互電阻RIJ Q中的功率損耗是Q =（RII了Wm =ΩB2dΩ（12）假定流過(guò)導(dǎo)體的電流i： RJJ-2rij）Ix2的（11）和自感呂互感LIJ通過(guò)計(jì)算所述磁存儲(chǔ)能量了Wm的整個(gè)區(qū)域得到的和j驅(qū)動(dòng)1I和1J分別在導(dǎo)體中其他電流等于0，則：WM =（2 LiiIi2 LijIiIj LjjIj2 ）（13）將溶液的容量由方程（7）獲得與庫(kù)侖規(guī)范塄·A = 0，2V = 0.特征值和相互容量是通過(guò)求解拉普拉斯方程得到的Dirichlet在所有非導(dǎo)電區(qū)域的邊界條件：塄2V= 0以獲得電位分布。從第i CII容量導(dǎo)體至電位Vi表面計(jì)算被定義，在導(dǎo)體的表面和另一個(gè)表面裝甲電位為0，則：CII = 2我們/ Vi2的（14）我們的M =ωN跨越非導(dǎo)電性區(qū)域Ω 1∪Ωn2∪ ... m個(gè)內(nèi)∪Ωn蓄電池：我們=ΩmεE2dΩ（15）互電容Cij的假定對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體的表面電位i和j分別為導(dǎo)體VI和Vj。
　　辨率指示圍繞conducteur.En介質(zhì)的電導(dǎo)率的電導(dǎo)率由于在屏蔽電纜使用的??絕緣介質(zhì)，所述電導(dǎo)的值非常接近于零，假設(shè)為在本文檔中零。域的方法解決了modèle.Après獲得根據(jù)上述方法中的模型參數(shù)的方程，獲得所述傳遞特性的過(guò)程中被轉(zhuǎn)換成模型方程求解過(guò)程（從方程多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)）。本文中，多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)的方程通過(guò)類(lèi)似的變換方法[15]解決。

　　設(shè)傳輸線(xiàn)的激勵(lì)源隨時(shí)間變化是正弦波并且已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。此，傳輸線(xiàn)上的電壓和電流也是與激發(fā)源相同頻率的正弦波。域中形成用于V（z）的一多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)方程= - ZI（z）的I（z）的= - YV（Z）（16）當(dāng)n×n的矩陣Z的單位長(zhǎng)度阻抗= R jωL，導(dǎo)納矩陣Y = G jωC。設(shè)傳輸線(xiàn)是均勻的，即傳輸線(xiàn)的橫截面尺寸和傳輸線(xiàn)周?chē)闹翁匦匝貍鬏斁€(xiàn)是恒定的（獨(dú)立于Z）。式（16）被變換為普通的二階微分方程V（z）= ZYV（z）I（z）= YZI（z）（17）。面的等式彼此耦合。于ZY和YZ是全秩矩陣，每組的電壓Vi（z）和電流Ii（z）影響所有其他組的電壓和電流。解方法的基本思想是使用類(lèi)似的變換來(lái)解耦方程。
　　于模數(shù)轉(zhuǎn)換：V（Z）= TxVm（z）的I（z）的= TyIm（Z）（18）其中n×n的可逆復(fù)雜基質(zhì)Tx和Ty被定義為傳輸線(xiàn)，實(shí)際電壓相量V和I的模具和Im，式（17）之間的可變電壓Vm的轉(zhuǎn)換可以改變?yōu)閂M（Z）= TX-1ZYTxVm（Z）=γ2Vm（z）的IM（Z）= TY-1YZTyIm（ Z）=γ2Im（Z）（19）其中，γ2是n×n的對(duì)角矩陣：γ2=（20）如果能夠找到的Tx和Ty變換矩陣，公式（19）被成功分離。于Z和Y都是對(duì)稱(chēng)的畫(huà)，調(diào)換ZY是YZ，誰(shuí)擁有相同的值，這樣我們就可以發(fā)現(xiàn)，僅一個(gè)Tx和Ty去耦方程。（19）去耦后，相對(duì)于計(jì)算得到的溶液的導(dǎo)電傳輸線(xiàn)的兩個(gè)想法是VM（Z）=eγzVm eγzVm-IM（Z）= E-γzIm-eγzIm- （21） E處±γZ=（22）VM和Im定義矩陣索引是常量的N×1向量被確定，它們與前，后的橫波，即VM = VM1±±±Vm2的VMN相關(guān)聯(lián)±，林=±Im1的Im2的±±±IMN（23）使用等式（18）可以被確定模電壓模電流通過(guò)轉(zhuǎn)換的電壓和電流獲得的實(shí)際傳輸線(xiàn)：V（Z）= TX（E-γzVmeγzVm- ）I（z）的=泰（E-γzIm-eγzIm - ）（24）也可以被轉(zhuǎn)化成林僅表示，即：V（Z）= ZcTy（E-γzIm eγzIm-）I（z）的=泰（eγzIm - eγzIm - ）（25）其中I m ，即使經(jīng)過(guò)在圖1中的結(jié)合方程式中示出的終端的條件IM-溶液，由以下等式：Im = Im-matr冰VSVL，其中特征阻抗Zc =ZTyγ-1TY-1。具的電壓VS，VL在近端和圖1的遠(yuǎn)端，和矩陣的阻抗ZS表征電壓，ZL表征在所述近端終端阻抗和圖1的遠(yuǎn)端。
　　過(guò)上述過(guò)程，獲得長(zhǎng)度為z的屏蔽七芯電纜上的電壓和電流值，并可獲得傳輸特性。證和使用有限元軟件計(jì)算以上七個(gè)導(dǎo)體屏蔽電纜3公里建模仿真的長(zhǎng)度描述的模型建模傳輸特性應(yīng)用的例子前七根電纜通過(guò)單元長(zhǎng)度的分布參數(shù)進(jìn)行護(hù)套。個(gè)導(dǎo)體屏蔽電纜的截面由三角形有限元分割，以及用于更精確的分割，以滿(mǎn)足計(jì)算精度要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)的大小的細(xì)微分裂（參見(jiàn)圖4）。中的黑色部分是結(jié)構(gòu)連接和精細(xì)結(jié)構(gòu)的精細(xì)交叉的結(jié)果。件的材料特性定義如表1所示。纜的芯材是銅，而鎧裝的芯材是鋼。分析為在橫截面面積的電流密度和電勢(shì)分布所描述的建模方法（圖5，圖6），可以看出，電流密度分布和電位分布皮膚和鄰近效應(yīng)的影響受到顯著影響即，鎧裝電纜的單位長(zhǎng)度分布參數(shù)受頻率的影響。算采用有限元法將電纜的單位長(zhǎng)度因子的分布，鄰近效應(yīng)和趨膚效應(yīng)的影響可以被包括在計(jì)算范圍和一致的結(jié)果可以獲得實(shí)際情況。過(guò)使用有限元法獲得的電纜參數(shù)分布單元的長(zhǎng)度，使用2.2溶液的FORTRAN編程語(yǔ)言模型的方程組，該方法后示于圖如圖1所示，在中心磁芯和外圍磁芯上分別加上電阻50Ω適配器電纜端。行信號(hào)傳輸?shù)哪M以獲得近端和遠(yuǎn)端電纜的傳輸特性。

　　試屏蔽電纜的附近，遠(yuǎn)程傳輸特性七個(gè)導(dǎo)體卷繞在電纜卷筒帶3公里的長(zhǎng)度，并且在信號(hào)的心臟具有50Ω內(nèi)阻經(jīng)由源輸入振幅接近傳輸。于5 V正弦激勵(lì)，剩余的磁芯通過(guò)50Ω匹配電阻接地，電纜的遠(yuǎn)端連接到50Ω匹配電阻作為仿真模型，測(cè)試結(jié)果在頻率點(diǎn)獲得。試結(jié)果與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如圖7?9可以看出，近電纜的模擬的結(jié)果，可以很好地適應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)：隨著頻率的增加，衰減增大也逐漸增加，在100 kHz附近增益約為-6 dB。輸3 km后，遠(yuǎn)程內(nèi)核的模擬結(jié)果也可以很好地與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

　　而，發(fā)現(xiàn)幅度增益波動(dòng)很大，并且可以在100kHz附近達(dá)到5dB。此，該設(shè)備的核心不適用于高速傳輸方案，這導(dǎo)致高錯(cuò)誤率。在圖中看到的那樣，在與試驗(yàn)結(jié)果更好協(xié)議中間電纜結(jié)果的芯的模擬的遠(yuǎn)端，并且可相對(duì)于圖中可以看出。圖8所示，中間電纜衰減的核心是越小，振幅平滑曲線(xiàn)可以很好地解釋屏蔽電纜的應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)到七個(gè)核：外圍心臟傳輸特性更加復(fù)雜和變化越大，衰減越嚴(yán)重，相比之下，中間核更適合于高速通信。

　　
　　之，模擬模型可被簡(jiǎn)單地用于和有效地獲得文本中的任何長(zhǎng)度7鎧裝電纜的傳輸特性，其結(jié)果是在假設(shè)整個(gè)根九月護(hù)套電纜是均勻的，即，該錯(cuò)誤任意電纜截面的尺寸和周?chē)橘|(zhì)的特性是沿電纜的軸向產(chǎn)生的，這與實(shí)際情況不同。果對(duì)精度要求很高，可以使用屏蔽電纜長(zhǎng)距離段，每段的橫截面尺寸和周?chē)橘|(zhì)屬性根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，輸出部分下一階段作為更復(fù)雜處理的輸入，即可根據(jù)要求提供更高的準(zhǔn)確度。論屏蔽電纜的七個(gè)導(dǎo)體的傳輸特性是在多導(dǎo)體傳輸線(xiàn)的理論的基礎(chǔ)上模型化，在模型參數(shù)由有限元法計(jì)算模型方程通過(guò)轉(zhuǎn)化的方法來(lái)解決按矩陣。3 km電纜為例，將模型仿真結(jié)果與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，證明了仿真模型的有效性。實(shí)際應(yīng)用中，鎧裝電纜在軸向上的橫向特性受許多因素的影響并且不均勻。了進(jìn)一步提高精度，可以將電纜部分的特性考慮為模型的參數(shù)之一。成了分割的計(jì)算，但是以計(jì)算為代價(jià)提高了精度。
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