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專利名稱：同軸電纜及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有至少一個內(nèi)部導(dǎo)體和圍繞該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體的電纜屏蔽的同軸電纜。本發(fā)明還涉及一種用于這種同軸電纜的測試方法。
背景技術(shù)：
同軸電纜是普遍公知的。它們通常具有一個唯一的內(nèi)部導(dǎo)體和一個同心地圍繞該內(nèi)部導(dǎo)體的電纜屏蔽。不過還已經(jīng)公知的是，具有多個彼此同心地設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體的同軸電纜，例如所謂的克氏導(dǎo)體(Clogston-Leiter)(參見例如US-A-2,841,792的圖3)。這種同軸電纜也是本發(fā)明意義下的同軸電纜。
同軸電纜除其它之外還用于磁共振設(shè)備中，以便連接帶有控制和分析設(shè)備的所謂局部線圈。在空間上這樣設(shè)置局部線圈，使得其可以檢測事先在檢測對象中借助于一個帶有激勵頻率的高頻激勵場直接地激發(fā)的磁共振。激勵頻率通常對應(yīng)于有關(guān)磁共振設(shè)備的拉莫爾頻率(Larmorfrequenz)。
電纜屏蔽在磁共振的激勵期間同樣承受激勵場。由此，可能在電纜屏蔽上激發(fā)按照激勵頻率振蕩的表面波(Mantelwellen)。
在現(xiàn)有技術(shù)中公知的是，沿著電纜屏蔽設(shè)置多個表面陷波器(Mantelwellensperren)。每個表面陷波器具有兩個端部，其中，所述端部在電纜屏蔽的彼此間隔的連接點上與電纜屏蔽相耦合。可以借助于表面陷波器對由于電纜屏蔽上的激勵場而被激勵的表面波進行衰減。
表面陷波器在電纜屏蔽上的耦合可以是直接且固定的(參見例如US-A-5,294,886或DE-A-10 2004 015 856)。不過，表面陷波器也可以在電纜屏蔽上被移動，在有可能的情況下甚至在運行時也可沿著電纜屏蔽移動(參見例如US-B-6,822,846)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)兩種耦合也都是可能的。
如同每個其它部件一樣，表面陷波器也會失效。如果表面陷波器失效，那么就存在使要通過所述至少一個內(nèi)部導(dǎo)體進行傳輸?shù)挠行盘柺艿绞д婊蛄硗獾膿p害的危險。還可能在電纜屏蔽上感生出局部的高電平和/或高電流。檢查對象可能會由此受到損害。而且，結(jié)果也可能是例如在電纜屏蔽上、在局部線圈上或在磁共振設(shè)備的控制和分析設(shè)備上的伴隨損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種同軸電纜和一種用于同軸電纜的測試方法，借助于該它們可以至少在一部分可能的應(yīng)用情況下識別表面陷波器的故障。
關(guān)于同軸電纜，所述技術(shù)問題是通過為至少一個表面陷波器配設(shè)一個檢測電路而得以解決的，該檢測電路可以產(chǎn)生一個用于表征由于激勵場造成的各表面陷波器的負載的測量信號，該測量信號是可測量且可分析的。
與此相應(yīng)的是，關(guān)于測試方法，所述技術(shù)問題這樣地得以解決使同軸電纜承受激勵場，借助于檢測電路產(chǎn)生測量信號，測量出該測量信號并對其進行分析。
本發(fā)明基于這樣的認識，即，在多個表面陷波器中的一個失效的情況下，其它完好的表面陷波器被加以更大的負載。如果與檢測電路設(shè)置在一起的表面陷波器的負載超出臨界負載，那么這可以被看作是其它表面陷波器中的一個或多個有故障的指示。在可能的情況下，甚至可以這樣進行故障定位，使得從一個特定的表面陷波器的過量的負載中推斷出設(shè)置于該過量加載的表面陷波器附近的其它表面陷波器的故障。
在一種優(yōu)選的設(shè)計中，檢測電路具有整流元件，借助于該整流元件可以對由各表面陷波器中的激勵場激發(fā)的高頻激勵信號進行整流。在這種情況下測量信號對應(yīng)于整流的激勵信號。因此測量信號的分析就可能尤其簡單。在最簡單的情況下，使用二極管作為整流元件。不過，也可以使用更復(fù)雜的整流元件，例如可以利用其進行全波整流的橋式整流器。
各表面陷波器優(yōu)選具有設(shè)置于各表面陷波器的端部之間的兩個電容器元件的串聯(lián)電路，其中整流元件與電容器元件并聯(lián)。因為這樣整流元件就僅加載有各表面陷波器中出現(xiàn)的電壓的一部分。對于可能的后接于整流元件的器件也是如此。
優(yōu)選這樣地確定電容器元件的大小，使得它們與位于兩個連接點之間的電纜屏蔽構(gòu)成一個在激勵頻率下諧振的帶阻濾波器。因為這樣表面陷波器就尤其有效。
兩個電容器元件可以可選地具有相同的電容值或彼此不同的電容值。如果它們具有彼此不同的電容值，則整流元件優(yōu)選與具有較大電容值的電容器元件相并聯(lián)。
將電容性存儲元件優(yōu)選地接在整流元件之后，用于臨時存儲測量信號。因為這樣測量信號就可以尤其穩(wěn)定且簡單地測得。
對測量信號的分析優(yōu)選地包括將測量信號與借助于激勵場確定的基準信號相比較。因為這樣可以立即且毫無困難地將測量信號與理論上期望的最大負載相關(guān)聯(lián)。
如果測量信號和基準信號的比值超出一個門限值的話，則優(yōu)選地識別出為其配設(shè)有檢測電路的表面陷波器之外的另一表面陷波器的故障。因為這樣測量信號的分析就尤其簡單。分析可以通過人的智力活動完成。不過，這種分析也可以由控制和分析電路進行。
對故障的識別可能觸發(fā)一種可以由人直接利用其感覺器官感知的報警信號的輸出。在這種情況下，等待考慮該故障的人的相應(yīng)的反應(yīng)。
如果在一個設(shè)備中執(zhí)行該測試方法，那么作為上述報警信號輸出的替換或補充的是，對故障的識別也可能觸發(fā)閉鎖信號，根據(jù)該閉鎖信號禁止該設(shè)備的測量序列的啟動。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和細節(jié)由下面結(jié)合附圖對實施例的說明給出。在附圖中以原理圖的形式圖1示出了同軸電纜的橫截面，圖2示意地示出了磁共振設(shè)備，圖3至圖5示出了表面陷波器的可能設(shè)計，圖6至圖8示出了檢測電路的可能設(shè)計，圖9至圖11示出了流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，同軸電纜1具有內(nèi)部導(dǎo)體2和電纜屏蔽3。在內(nèi)部導(dǎo)體2和電纜屏蔽3之間設(shè)置有電介質(zhì)4。電纜屏蔽3被由電絕緣材料組成的電纜護套5圍繞。
圖1中的同軸電纜1僅具有一個唯一的內(nèi)部導(dǎo)體2。不過除了該內(nèi)部導(dǎo)體2之外也可能有其它的內(nèi)部導(dǎo)體2′。
這點在圖1中對于另一內(nèi)部導(dǎo)體2′示意地表示。在這種情況下內(nèi)部導(dǎo)體2和另一內(nèi)部導(dǎo)體2′由另一電介質(zhì)4′彼此分開。在這種情況下電介質(zhì)4設(shè)置于最外側(cè)的另一內(nèi)部導(dǎo)體2′和電纜屏蔽3之間。
根據(jù)圖2，圖1的同軸電纜1例如用于將磁共振信號從磁共振設(shè)備7的局部線圈6傳輸?shù)皆摯殴舱裨O(shè)備7的控制和分析設(shè)備8。在這種情況下，局部線圈6設(shè)置于磁共振設(shè)備7的高頻發(fā)射天線10的有效區(qū)域9的內(nèi)部，而控制和分析設(shè)備8設(shè)置于該有效區(qū)域9的外部。
在磁共振設(shè)別7運行時，高頻發(fā)射天線10發(fā)送具有激勵頻率fA的激勵場。檢查對象11可以被該激勵場激發(fā)出磁共振。在圖2中僅僅示意地示出了該檢查對象11。
借助于局部線圈6來檢測所激勵的磁共振，并通過同軸電纜1的內(nèi)部導(dǎo)體2和/或在可能的情況下的其它內(nèi)部導(dǎo)體2′中的一個將該所激勵的核共振提供給控制和分析設(shè)備8。
在高頻發(fā)射天線10的發(fā)射操作期間，同軸電纜1承受激勵場。在高頻發(fā)射天線10的發(fā)射操作期間，利用電纜屏蔽3將由該高頻發(fā)射天線發(fā)出的激勵場與內(nèi)部導(dǎo)體2和可能的其它內(nèi)部導(dǎo)體2′屏蔽開來。
此外，由于激勵場在電纜屏蔽3上激勵出表面波12。激勵直接地實現(xiàn)，即尤其是從外部、不通過內(nèi)部導(dǎo)體2或其它內(nèi)部導(dǎo)體2′地實現(xiàn)。
表面波12具有與激勵頻率fA相對應(yīng)的頻率，如果表面波12不被衰減，那么在電纜屏蔽3上則引起明顯的電壓和電流。因此，為對表面波12進行衰減，沿電纜屏蔽3設(shè)置有多個表面陷波器13。
表面陷波器13可以不同地構(gòu)造。下面結(jié)合圖3至圖5簡要介紹表面陷波器13的不同的可能構(gòu)造。圖3至圖5都示出了表面陷波器13，該表面陷波器13分別具有兩個端部14、15，并且所述端部14、15在電路屏蔽3的彼此間隔的連接點16、17上與電纜屏蔽3相耦合。
根據(jù)圖3所示，按照表面陷波器13的第一種可能的設(shè)計，同軸電纜1的一段18形成多個繞組。在該段18的端部有連接點16、17，表面陷波器13利用其端部14、15與這些連接點相耦合。圖3的表面陷波器13由簡單的電容構(gòu)成。
在圖4所示設(shè)計中，表面陷波器13構(gòu)造為沿一段19圍繞同軸電纜1的對稱轉(zhuǎn)換器(Sperrtopf)。該對稱轉(zhuǎn)換器13在軸向上一端閉合，一端開放，并與同軸電纜3徑向隔開。它在其閉合端直接與電纜屏蔽3相耦合，在其開放端通過電容器20與電纜屏蔽相耦合。就良好的形式而言要說明的是，對稱轉(zhuǎn)換器13本身已經(jīng)起到了電容的作用。
根據(jù)圖5，表面陷波器13也構(gòu)成為對稱轉(zhuǎn)換器。與圖4不同的是，對稱轉(zhuǎn)換器13設(shè)置于在電纜屏蔽3上移動的支承結(jié)構(gòu)21上。因此，在這種情況下，與圖3和圖4所示設(shè)計相反，表面陷波器13與電纜屏蔽3沒有直接的電連接，而是僅僅有電感性的耦合。
根據(jù)圖2和圖6，為表面陷波器13中的至少一個配設(shè)檢測電路22?？梢杂稍摍z測電路22產(chǎn)生測量信號M。測量信號M用于表征由于激勵場造成的各表面陷波器13的負載。即，測量信號M表征表面波12的強度。它與激勵場的強度成正比。測量信號M可以被(例如由控制和分析設(shè)備8來)測得并分析。
圖7示出了表面陷波器13的一種優(yōu)選設(shè)計，為該表面陷波器配設(shè)了檢測電路22。根據(jù)圖7，表面陷波器13具有由兩個電容器元件23、24組成的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路設(shè)置于各表面陷波器13的端部14、15之間。根據(jù)圖3，電容器元件23、24的串聯(lián)電路可以例如通過在圖3中示出的電容器的適當分布而產(chǎn)生。根據(jù)圖4和圖5，電容器元件23、24中的每一個對應(yīng)于對稱轉(zhuǎn)換器或電容器20。
電容器元件23、24中的一個與整流元件25相并聯(lián)。根據(jù)圖7，整流元件25被構(gòu)造為簡單的二極管。不過也可以將其設(shè)計得更復(fù)雜，尤其是設(shè)計成橋式整流電路25。這在圖8中示意地示出。
與整流元件25的具體設(shè)計無關(guān)的是，利用該整流元件25對在各表面陷波器13中由激勵場所激發(fā)的高頻激勵信號進行整流。測量信號M對應(yīng)于整流后的激勵信號，根據(jù)圖7和圖8所示的示例性設(shè)計即為在電容器元件24上出現(xiàn)的交流電壓的振幅。也就是說，檢測電路22通過對激勵信號進行整流而產(chǎn)生用于表征各表面陷波器13的負載的測量信號M。
為臨時存儲和穩(wěn)定測量信號M，為圖7和圖8所示的整流元件25后接電容性存儲元件26。測量信號M臨時存儲于電容性存儲元件26中。
如上所述，圖7和圖8所示的設(shè)計是優(yōu)選的。不過它們并不是強制要求的。如果足夠高歐姆地構(gòu)造引出頭(Abgriff)，則尤其是可以將電容性存儲元件26省去。如果可以直接檢測和分析激勵信號，那么必要時也可以省去整流設(shè)備。
串聯(lián)電路的電容器元件23、24可以具有同一電容值。不過，它們優(yōu)選地具有彼此不同的電容值C1、C2。特別是，電容器元件23、24中與整流元件25并聯(lián)連接的那個具有較大的電容值C2。通常，電容值C1、C2的比值明顯不為一。它通常在3至15之間，例如在5至10之間。
優(yōu)選這樣設(shè)計電容器元件23、24的大小，使得它們與兩個連接點16、17之間的電纜屏蔽3一起構(gòu)成在激勵頻率fA下諧振的帶阻濾波器。尤其要這樣理解這一表述，即電容性存儲元件26的電容值C3在電容器元件23、24的大小設(shè)計中不加以考慮。
由于同軸電纜1的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，可能執(zhí)行一種下面將結(jié)合圖9詳細解釋的同軸電纜1的測試方法。
根據(jù)圖9，首先在步驟S1中將同軸電纜1定位在有效區(qū)域9內(nèi)。步驟S1可以由電機并在必要時甚至自動地進行。不過，它通常由操作人員27執(zhí)行。
然后，在步驟S2中控制高頻發(fā)射天線10，使得它發(fā)送高頻激勵場。步驟S2通常由控制和分析設(shè)備8執(zhí)行。它由操作人員27的一個相應(yīng)的控制命令觸發(fā)。
在一個可選的步驟S3中，可以緊接著檢測激勵場并根據(jù)該激勵場導(dǎo)出基準信號R。基準信號R也可以以其它方式給出，例如基于更早以前的測量和基于理論考慮?；诓僮魅藛T27的檢測值對基準信號R進行規(guī)定也是合適的。
在步驟S4中，測得測量信號M。這一測量通常由控制和分析設(shè)備8實現(xiàn)。也可以手動地測量，例如利用示波器。
在步驟S5中，分析所檢測到的測量信號M。在此，也可以由控制和分析設(shè)備8進行自動分析。在個別情況下，也可以由操作人員27直接地進行分析。
根據(jù)圖10，例如如下地實現(xiàn)對測量信號M的分析在步驟S11中對于每個所檢測到的測量信號M構(gòu)造與基準信號R的比值Q(參照圖9所示步驟S3)，并在步驟S12中將該比值Q與門限值S相比較。如果比值Q在門限值S以上，那么就識別出為其配設(shè)有檢測電路22的表面陷波器13之外的另一表面陷波器13的故障。也就是說，測量信號M的分析包括將測量信號M與基準信號R的比較。
作為對故障識別的反應(yīng)，可以例如觸發(fā)一個可以由人(尤其是操作人員27)利用其感覺器官直接感知的報警信號的輸出。尤其是可以輸出內(nèi)容為“表面陷波器x被過量加載”的消息，其中x對應(yīng)于被過量加載的表面陷波器13。消息的輸出可以例如通過為控制和分析設(shè)備8配設(shè)的保護設(shè)備28實現(xiàn)。顯然，也可以輸出聲學(xué)報警信號作為光學(xué)報警信號輸出的替換或補充。而且，可以在步驟S14中對一個標志進行置位作為光學(xué)和/或聲學(xué)報警信號輸出的替換或補充。
在存在可以對該標志置位的步驟S14并且在磁共振設(shè)備7中執(zhí)行同軸電纜1的測試的情況下，根據(jù)圖11，控制和分析設(shè)備8在步驟S21中還可能接受對于磁共振設(shè)備7的測量序列的要求。
在執(zhí)行測量序列之前，控制和分析設(shè)備8在步驟S22中驗證標志(參照圖10所示的步驟S14)是否被置位。如果該標志被置位，即識別出表面陷波器13的故障，那么在步驟S23中向操作人員27輸出一個對應(yīng)的消息。該輸出可以再次通過保護設(shè)備28實現(xiàn)。而且不啟動測量序列的執(zhí)行。如果該標志相反沒有被置位，那么在步驟S24中執(zhí)行測量序列。故障的識別因此觸發(fā)一個閉鎖信號(即該標志的置位)，基于該閉鎖信號禁止測量序列的啟動。
因此可以利用本發(fā)明顯著改進同軸電纜1的運行保護單元。無論在何種應(yīng)用(磁共振、雷達、......)下使用該同軸電纜1，都是這樣。如果在一個設(shè)備(例如磁共振設(shè)備7)中進行同軸電纜1的測試，那么也可以改進其運行保護單元。
權(quán)利要求
1.一種同軸電纜，其中，-該同軸電纜具有至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)和圍繞該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)的電纜屏蔽(3)，-沿著該電纜屏蔽(3)設(shè)置有多個表面陷波器(13)，-每個表面陷波器(13)具有兩個端部(14，15)，-所述端部(14，15)在電纜屏蔽(3)的彼此間隔開的連接點(16，17)上與電纜屏蔽(3)相耦合，-借助于所述表面陷波器(13)可以對表面波進行衰減，該表面波可以由于一個帶有激勵頻率(fA)的高頻激勵場在電纜屏蔽(3)上被激勵出，-借助于該電纜屏蔽(3)可以將激勵場與該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)屏蔽開，-為表面陷波器(13)中的至少一個配設(shè)檢測電路(22)，-由該檢測電路(22)可以產(chǎn)生用于表征由于激勵場造成的各表面陷波器(13)的負載的測量信號(M)，-該測量信號(M)可以被測量和分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸電纜，其特征在于，所述檢測電路(22)具有整流元件(25)，借助于該整流元件可以對由激勵場在各表面陷波器(13)中所激發(fā)的高頻激勵信號進行整流，并且測量信號(M)對應(yīng)于整流后的激勵信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸電纜，其特征在于，各表面陷波器(13)具有設(shè)置在各表面陷波器(13)的端部(14，15)之間的、由兩個電容器元件(23，24)組成的串聯(lián)電路，并且所述整流元件(25)與所述電容器元件(23，24)中的一個并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸電纜，其特征在于，這樣地設(shè)計所述電容器元件(23，24)的大小，使得它們與位于兩個連接點(16，17)之間的電纜屏蔽(3)一起構(gòu)成一個在激勵頻率(fA)下諧振的帶阻濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的同軸電纜，其特征在于，所述電容器元件(23，24)具有彼此不同的電容值(C1，C2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同軸電纜，其特征在于，所述整流元件(25)與電容器元件(23，24)中具有較大電容值(C2)的那一個相并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任何一項所述的同軸電纜，其特征在于，將電容性存儲元件(26)后接于整流元件(25)，用于臨時存儲測量信號(M)。
8.一種同軸電纜的測試方法，該同軸電纜具有至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)和圍繞該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)的電纜屏蔽(3)，其中，-該同軸電纜(1)承受一個帶有激勵頻率(fA)的高頻激勵場，-借助于電纜屏蔽(3)將激勵場與該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體(2，2′)屏蔽開，-借助于多個沿電纜屏蔽(3)設(shè)置的、分別具有兩個端部(14，15)的表面陷波器(13)，對在電纜屏蔽(3)中由于激勵場而所激勵的表面波進行衰減，其中，所述端部(14，15)在電纜屏蔽(3)的彼此間隔開的連接點(16，17)上與電纜屏蔽(3)相耦合，-借助于至少一個為表面陷波器(13)配設(shè)的檢測電路(22)產(chǎn)生一個用于表征由于激勵場造成的各表面陷波器(13)的負載的測量信號(M)，-測量和分析該測量信號(M)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量方法，其特征在于，所述檢測電路(22)通過其對由激勵場在各表面陷波器(13)中所激發(fā)的高頻激勵信號的整流來產(chǎn)生該用于表征各表面陷波器(13)的負載的測量信號(M)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于，所述檢測電路(22)在電容性存儲元件(26)中臨時存儲所述測量信號(M)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的測量方法，其特征在于，對所述測量信號(M)的分析包括將該測量信號(M)與借助于激勵場確定的基準信號(R)進行比較。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測量方法，其特征在于，如果所述測量信號(M)和基準信號(R)的比值(Q)超出一個門限值(S)，則識別出為其配設(shè)有檢測電路(22)的表面陷波器(13)之外的另一表面陷波器(13)的故障。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測量方法，其特征在于，對故障的識別觸發(fā)一種可以由人(27)直接利用其感覺器官感知的報警信號的輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的測量方法，其特征在于，在一個設(shè)備(7)中執(zhí)行該測試方法，并且，對故障的識別觸發(fā)一個閉鎖信號，由于該閉鎖信號禁止該設(shè)備(7)的測量序列的啟動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同軸電纜，其具有至少一個內(nèi)部導(dǎo)體和圍繞該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體的電纜屏蔽(3)。沿著電纜屏蔽(3)設(shè)置有多個表面陷波器(13)每個表面陷波器(13)具有兩個端部(14，15)，它們在電纜屏蔽(3)的彼此間隔開的連接點(16，17)上與電纜屏蔽(3)相耦合。該同軸電纜承受一個帶有激勵頻率的高頻激勵場，可以在電纜屏蔽(3)上基于該激勵場激勵表面波。借助于電纜屏蔽(3)可以將激勵場與該至少一個內(nèi)部導(dǎo)體屏蔽開。借助于表面陷波器(13)可以對表面波進行衰減。為表面陷波器(13)中的至少一個配設(shè)檢測電路(22)，由該檢測電路可以產(chǎn)生用于表征由于激勵場造成的各表面陷波器(13)的負載的測量信號(M)。該測量信號(M)可以被測量和分析。
文檔編號G01R33/36GK101029922SQ200710084328
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者阿恩·雷科斯基 申請人:西門子公司