CN101029922B - 同轴电缆及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同轴电缆，其具有至少一个内部导体和围绕该至少一个内部导体的电缆屏蔽(3)。沿着电缆屏蔽(3)设置有多个表面陷波器(13)每个表面陷波器(13)具有两个端部(14，15)，它们在电缆屏蔽(3)的彼此间隔开的连接点(16，17)上与电缆屏蔽(3)相耦合。该同轴电缆承受一个带有激励频率的高频激励场，可以在电缆屏蔽(3)上基于该激励场激励表面波。借助于电缆屏蔽(3)可以将激励场与该至少一个内部导体屏蔽开。借助于表面陷波器(13)可以对表面波进行衰减。为表面陷波器(13)中的至少一个配设检测电路(22)，由该检测电路可以产生用于表征由于激励场造成的各表面陷波器(13)的负载的测量信号(M)。该测量信号(M)可以被测量和分析。

Description

同轴电缆及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种带有至少一个内部导体和围绕该至少一个内部导体的电缆屏蔽的同轴电缆。本发明还涉及一种用于这种同轴电缆的测试方法。

背景技术

同轴电缆是普遍公知的。它们通常具有一个唯一的内部导体和一个同心地围绕该内部导体的电缆屏蔽。不过还已经公知的是，具有多个彼此同心地设置的内部导体的同轴电缆，例如所谓的克氏导体(Clogston-Leiter)(参见例如US-A-2,841,792的图3)。这种同轴电缆也是本发明意义下的同轴电缆。

同轴电缆除其它之外还用于磁共振设备中，以便连接带有控制和分析设备的所谓局部线圈。在空间上这样设置局部线圈，使得其可以检测事先在检测对象中借助于一个带有激励频率的高频激励场直接地激发的磁共振。激励频率通常对应于有关磁共振设备的拉莫尔频率(Larmorfrequenz)。

电缆屏蔽在磁共振的激励期间同样承受激励场。由此，可能在电缆屏蔽上激发按照激励频率振荡的表面波(Mantelwellen)。

在现有技术中公知的是，沿着电缆屏蔽设置多个表面陷波器(Mantelwellensperren)。每个表面陷波器具有两个端部，其中，所述端部在电缆屏蔽的彼此间隔的连接点上与电缆屏蔽相耦合。可以借助于表面陷波器对由于电缆屏蔽上的激励场而被激励的表面波进行衰减。

表面陷波器在电缆屏蔽上的耦合可以是直接且固定的(参见例如US-A-5,294,886或DE-A-102004015856)。不过，表面陷波器也可以在电缆屏蔽上被移动，在有可能的情况下甚至在运行时也可沿着电缆屏蔽移动(参见例如US-B-6,822,846)。在本发明的范围内两种耦合也都是可能的。

如同每个其它部件一样，表面陷波器也会失效。如果表面陷波器失效，那么就存在使要通过所述至少一个内部导体进行传输的有效信号受到失真或另外的损害的危险。还可能在电缆屏蔽上感生出局部的高电平和/或高电流。检查对象可能会由此受到损害。而且，结果也可能是例如在电缆屏蔽上、在局部线圈上或在磁共振设备的控制和分析设备上的伴随损害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种同轴电缆和一种用于同轴电缆的测试方法，借助于该它们可以至少在一部分可能的应用情况下识别表面陷波器的故障。

关于同轴电缆，所述技术问题是通过为至少一个表面陷波器配设一个检测电路而得以解决的，该检测电路可以产生一个用于表征由于激励场造成的各表面陷波器的负载的测量信号，该测量信号是可测量且可分析的。

与此相应的是，关于测试方法，所述技术问题这样地得以解决：使同轴电缆承受激励场，借助于检测电路产生测量信号，测量出该测量信号并对其进行分析。

本发明基于这样的认识，即，在多个表面陷波器中的一个失效的情况下，其它完好的表面陷波器被加以更大的负载。如果与检测电路设置在一起的表面陷波器的负载超出临界负载，那么这可以被看作是其它表面陷波器中的一个或多个有故障的指示。在可能的情况下，甚至可以这样进行故障定位，使得从一个特定的表面陷波器的过量的负载中推断出设置于该过量加载的表面陷波器附近的其它表面陷波器的故障。

在一种优选的设计中，检测电路具有整流元件，借助于该整流元件可以对由各表面陷波器中的激励场激发的高频激励信号进行整流。在这种情况下测量信号对应于整流的激励信号。因此测量信号的分析就可能尤其简单。在最简单的情况下，使用二极管作为整流元件。不过，也可以使用更复杂的整流元件，例如可以利用其进行全波整流的桥式整流器。

各表面陷波器优选具有设置于各表面陷波器的端部之间的两个电容器元件的串联电路，其中整流元件与电容器元件并联。因为这样整流元件就仅加载有各表面陷波器中出现的电压的一部分。对于可能的后接于整流元件的器件也是如此。

优选这样地确定电容器元件的大小，使得它们与位于两个连接点之间的电缆屏蔽构成一个在激励频率下谐振的带阻滤波器。因为这样表面陷波器就尤其有效。

两个电容器元件可以可选地具有相同的电容值或彼此不同的电容值。如果它们具有彼此不同的电容值，则整流元件优选与具有较大电容值的电容器元件相并联。

将电容性存储元件优选地接在整流元件之后，用于临时存储测量信号。因为这样测量信号就可以尤其稳定且简单地测得。

对测量信号的分析优选地包括将测量信号与借助于激励场确定的基准信号相比较。因为这样可以立即且毫无困难地将测量信号与理论上期望的最大负载相关联。

如果测量信号和基准信号的比值超出一个门限值的话，则优选地识别出为其配设有检测电路的表面陷波器之外的另一表面陷波器的故障。因为这样测量信号的分析就尤其简单。分析可以通过人的智力活动完成。不过，这种分析也可以由控制和分析电路进行。

对故障的识别可能触发一种可以由人直接利用其感觉器官感知的报警信号的输出。在这种情况下，等待考虑该故障的人的相应的反应。

如果在一个设备中执行该测试方法，那么作为上述报警信号输出的替换或补充的是，对故障的识别也可能触发闭锁信号，根据该闭锁信号禁止该设备的测量序列的启动。

附图说明

本发明的其它优点和细节由下面结合附图对实施例的说明给出。在附图中以原理图的形式：

图1示出了同轴电缆的横截面，

图2示意地示出了磁共振设备，

图3至图5示出了表面陷波器的可能设计，

图6至图8示出了检测电路的可能设计，

图9至图11示出了流程图。

具体实施方式

根据图1，同轴电缆1具有内部导体2和电缆屏蔽3。在内部导体2和电缆屏蔽3之间设置有电介质4。电缆屏蔽3被由电绝缘材料组成的电缆护套5围绕。

图1中的同轴电缆1仅具有一个唯一的内部导体2。不过除了该内部导体2之外也可能有其它的内部导体2′。

这点在图1中对于另一内部导体2′示意地表示。在这种情况下内部导体2和另一内部导体2′由另一电介质4′彼此分开。在这种情况下电介质4设置于最外侧的另一内部导体2′和电缆屏蔽3之间。

根据图2，图1的同轴电缆1例如用于将磁共振信号从磁共振设备7的局部线圈6传输到该磁共振设备7的控制和分析设备8。在这种情况下，局部线圈6设置于磁共振设备7的高频发射天线10的有效区域9的内部，而控制和分析设备8设置于该有效区域9的外部。

在磁共振设别7运行时，高频发射天线10发送具有激励频率fA的激励场。检查对象11可以被该激励场激发出磁共振。在图2中仅仅示意地示出了该检查对象11。

借助于局部线圈6来检测所激励的磁共振，并通过同轴电缆1的内部导体2和/或在可能的情况下的其它内部导体2′中的一个将该所激励的核共振提供给控制和分析设备8。

在高频发射天线10的发射操作期间，同轴电缆1承受激励场。在高频发射天线10的发射操作期间，利用电缆屏蔽3将由该高频发射天线发出的激励场与内部导体2和可能的其它内部导体2′屏蔽开来。

此外，由于激励场在电缆屏蔽3上激励出表面波12。激励直接地实现，即尤其是从外部、不通过内部导体2或其它内部导体2′地实现。

表面波12具有与激励频率fA相对应的频率，如果表面波12不被衰减，那么在电缆屏蔽3上则引起明显的电压和电流。因此，为对表面波12进行衰减，沿电缆屏蔽3设置有多个表面陷波器13。

表面陷波器13可以不同地构造。下面结合图3至图5简要介绍表面陷波器13的不同的可能构造。图3至图5都示出了表面陷波器13，该表面陷波器13分别具有两个端部14、15，并且所述端部14、15在电路屏蔽3的彼此间隔的连接点16、17上与电缆屏蔽3相耦合。

根据图3所示，按照表面陷波器13的第一种可能的设计，同轴电缆1的一段18形成多个绕组。在该段18的端部有连接点16、17，表面陷波器13利用其端部14、15与这些连接点相耦合。图3的表面陷波器13由简单的电容构成。

在图4所示设计中，表面陷波器13构造为沿一段19围绕同轴电缆1的对称转换器(Sperrtopf)。该对称转换器13在轴向上一端闭合，一端开放，并与同轴电缆3径向隔开。它在其闭合端直接与电缆屏蔽3相耦合，在其开放端通过电容器20与电缆屏蔽相耦合。就良好的形式而言要说明的是，对称转换器13本身已经起到了电容的作用。

根据图5，表面陷波器13也构成为对称转换器。与图4不同的是，对称转换器13设置于在电缆屏蔽3上移动的支承结构21上。因此，在这种情况下，与图3和图4所示设计相反，表面陷波器13与电缆屏蔽3没有直接的电连接，而是仅仅有电感性的耦合。

根据图2和图6，为表面陷波器13中的至少一个配设检测电路22。可以由该检测电路22产生测量信号M。测量信号M用于表征由于激励场造成的各表面陷波器13的负载。即，测量信号M表征表面波12的强度。它与激励场的强度成正比。测量信号M可以被(例如由控制和分析设备8来)测得并分析。

图7示出了表面陷波器13的一种优选设计，为该表面陷波器配设了检测电路22。根据图7，表面陷波器13具有由两个电容器元件23、24组成的串联电路。该串联电路设置于各表面陷波器13的端部14、15之间。根据图3，电容器元件23、24的串联电路可以例如通过在图3中示出的电容器的适当分布而产生。根据图4和图5，电容器元件23、24中的每一个对应于对称转换器或电容器20。

电容器元件23、24中的一个与整流元件25相并联。根据图7，整流元件25被构造为简单的二极管。不过也可以将其设计得更复杂，尤其是设计成桥式整流电路25。这在图8中示意地示出。

与整流元件25的具体设计无关的是，利用该整流元件25对在各表面陷波器13中由激励场所激发的高频激励信号进行整流。测量信号M对应于整流后的激励信号，根据图7和图8所示的示例性设计即为在电容器元件24上出现的交流电压的振幅。也就是说，检测电路22通过对激励信号进行整流而产生用于表征各表面陷波器13的负载的测量信号M。

为临时存储和稳定测量信号M，为图7和图8所示的整流元件25后接电容性存储元件26。测量信号M临时存储于电容性存储元件26中。

如上所述，图7和图8所示的设计是优选的。不过它们并不是强制要求的。如果足够高欧姆地构造引出头(Abgriff)，则尤其是可以将电容性存储元件26省去。如果可以直接检测和分析激励信号，那么必要时也可以省去整流设备。

串联电路的电容器元件23、24可以具有同一电容值。不过，它们优选地具有彼此不同的电容值C1、C2。特别是，电容器元件23、24中与整流元件25并联连接的那个具有较大的电容值C2。通常，电容值C1、C2的比值明显不为一。它通常在3至15之间，例如在5至10之间。

优选这样设计电容器元件23、24的大小，使得它们与两个连接点16、17之间的电缆屏蔽3一起构成在激励频率fA下谐振的带阻滤波器。尤其要这样理解这一表述，即电容性存储元件26的电容值C3在电容器元件23、24的大小设计中不加以考虑。

由于同轴电缆1的根据本发明的设计，可能执行一种下面将结合图9详细解释的同轴电缆1的测试方法。

根据图9，首先在步骤S1中将同轴电缆1定位在有效区域9内。步骤S1可以由电机并在必要时甚至自动地进行。不过，它通常由操作人员27执行。

然后，在步骤S2中控制高频发射天线10，使得它发送高频激励场。步骤S2通常由控制和分析设备8执行。它由操作人员27的一个相应的控制命令触发。

在一个可选的步骤S3中，可以紧接着检测激励场并根据该激励场导出基准信号R。基准信号R也可以以其它方式给出，例如基于更早以前的测量和基于理论考虑。基于操作人员27的检测值对基准信号R进行规定也是合适的。

在步骤S4中，测得测量信号M。这一测量通常由控制和分析设备8实现。也可以手动地测量，例如利用示波器。

在步骤S5中，分析所检测到的测量信号M。在此，也可以由控制和分析设备8进行自动分析。在个别情况下，也可以由操作人员27直接地进行分析。

根据图10，例如如下地实现对测量信号M的分析：在步骤S11中对于每个所检测到的测量信号M构造与基准信号R的比值Q(参照图9所示步骤S3)，并在步骤S12中将该比值Q与门限值S相比较。如果比值Q在门限值S以上，那么就识别出为其配设有检测电路22的表面陷波器13之外的另一表面陷波器13的故障。也就是说，测量信号M的分析包括将测量信号M与基准信号R的比较。

作为对故障识别的反应，可以例如触发一个可以由人(尤其是操作人员27)利用其感觉器官直接感知的报警信号的输出。尤其是可以输出内容为“表面陷波器x被过量加载”的消息，其中x对应于被过量加载的表面陷波器13。消息的输出可以例如通过为控制和分析设备8配设的保护设备28实现。显然，也可以输出声学报警信号作为光学报警信号输出的替换或补充。而且，可以在步骤S14中对一个标志进行置位作为光学和/或声学报警信号输出的替换或补充。

在存在可以对该标志置位的步骤S14并且在磁共振设备7中执行同轴电缆1的测试的情况下，根据图11，控制和分析设备8在步骤S21中还可能接受对于磁共振设备7的测量序列的要求。

在执行测量序列之前，控制和分析设备8在步骤S22中验证标志(参照图10所示的步骤S14)是否被置位。如果该标志被置位，即识别出表面陷波器13的故障，那么在步骤S23中向操作人员27输出一个对应的消息。该输出可以再次通过保护设备28实现。而且不启动测量序列的执行。如果该标志相反没有被置位，那么在步骤S24中执行测量序列。故障的识别因此触发一个闭锁信号(即该标志的置位)，基于该闭锁信号禁止测量序列的启动。

因此可以利用本发明显著改进同轴电缆1的运行保护单元。无论在何种应用(磁共振、雷达、......)下使用该同轴电缆1，都是这样。如果在一个设备(例如磁共振设备7)中进行同轴电缆1的测试，那么也可以改进其运行保护单元。

Claims (14)

1.一种同轴电缆，其中，

-该同轴电缆具有至少一个内部导体(2，2′)和围绕该至少一个内部导体(2，2′)的电缆屏蔽(3)，

-沿着该电缆屏蔽(3)设置有多个表面陷波器(13)，

-每个表面陷波器(13)具有两个端部(14，15)，

-所述端部(14，15)在电缆屏蔽(3)的彼此间隔开的连接点(16，17)上与电缆屏蔽(3)相耦合，

-借助于所述表面陷波器(13)能够对表面波进行衰减，该表面波能够由于一个带有激励频率(fA)的高频激励场在电缆屏蔽(3)上被激励出，

-借助于该电缆屏蔽(3)能够将激励场与该至少一个内部导体(2，2′)屏蔽开，

-为表面陷波器(13)中的至少一个配设检测电路(22)，

-由该检测电路(22)能够产生用于表征由于激励场造成的各表面陷波器(13)的负载的测量信号(M)，

-该测量信号(M)能够被测量和分析。

2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其特征在于，

所述检测电路(22)具有整流元件(25)，借助于该整流元件能够对由激励场在各表面陷波器(13)中所激发的高频激励信号进行整流，并且测量信号(M)对应于整流后的激励信号。

3.根据权利要求2所述的同轴电缆，其特征在于，

各表面陷波器(13)具有设置在各表面陷波器(13)的端部(14，15)之间的、由两个电容器元件(23，24)组成的串联电路，并且所述整流元件(25)与所述电容器元件(23，24)中的一个并联连接。

4.根据权利要求3所述的同轴电缆，其特征在于，

这样地设计所述电容器元件(23，24)的大小，使得所述电容器元件与位于两个连接点(16，17)之间的电缆屏蔽(3)一起构成一个在激励频率(fA)下谐振的带阻滤波器。

5.根据权利要求3所述的同轴电缆，其特征在于，

所述电容器元件(23，24)具有彼此不同的电容值(C1，C2)。

6.根据权利要求5所述的同轴电缆，其特征在于，

所述整流元件(25)与电容器元件(23，24)中具有较大电容值(C2)的那一个相并联。

7.根据权利要求2至6中任何一项所述的同轴电缆，其特征在于，

将电容性存储元件(26)后接于整流元件(25)，用于临时存储测量信号(M)。

8.一种同轴电缆的测试方法，该同轴电缆具有至少一个内部导体(2，2′)和围绕该至少一个内部导体(2，2′)的电缆屏蔽(3)，其中，

-该同轴电缆(1)承受一个带有激励频率(fA)的高频激励场，

-借助于电缆屏蔽(3)将激励场与该至少一个内部导体(2，2′)屏蔽开，

-借助于多个沿电缆屏蔽(3)设置的、分别具有两个端部(14，15)的表面陷波器(13)，对在电缆屏蔽(3)中由于激励场而所激励的表面波进行衰减，其中，所述端部(14，15)在电缆屏蔽(3)的彼此间隔开的连接点(16，17)上与电缆屏蔽(3)相耦合，

-借助于至少一个为表面陷波器(13)配设的检测电路(22)产生一个用于表征由于激励场造成的各表面陷波器(13)的负载的测量信号(M)，

-测量和分析该测量信号(M)。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，

所述检测电路(22)通过该检测电路对由激励场在各表面陷波器(13)中所激发的高频激励信号的整流来产生该用于表征各表面陷波器(13)的负载的测量信号(M)。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，

所述检测电路(22)在电容性存储元件(26)中临时存储所述测量信号(M)。

11.根据权利要求8、9或10所述的测试方法，其特征在于，

对所述测量信号(M)的分析包括将该测量信号(M)与借助于激励场确定的基准信号(R)进行比较。

12.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，

如果所述测量信号(M)和基准信号(R)的比值(Q)超出一个门限值(S)，则识别出为其配设有检测电路(22)的表面陷波器(13)之外的另一表面陷波器(13)的故障。

13.根据权利要求12所述的测试方法，其特征在于，

对故障的识别触发一种能够由人(27)直接利用其感觉器官感知的报警信号的输出。

14.根据权利要求12或13所述的测试方法，其特征在于，

在一个设备(7)中执行该测试方法，并且，对故障的识别触发一个闭锁信号，通过该闭锁信号禁止该设备(7)的测量序列的启动。

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