WCA March 2012

高速激光节距测量仪和FFT 分析评价工艺稳定性 撰文： Stephen Pearson （ Tyco Electronics 公司，格林斯博罗市）和 Kenneth E Cornelison （ Beta LaserMike 公司，代顿市）

摘要 本文描述我们对 5 类及以上数据通讯电缆串 音性能的评价工作，特别介绍一项准确测量 线对节距的新技术。这项技术还提供线对沿 长度的节距变率信息。本文显示线对节距 长度和节距变率对串音性能的影响。与随机 性节距变化的设计不同，我们所发现和描述 的效应是绞对和成缆设备的机械操作的一部 分。 我们已经显示：通过改变机器设定值而不是 节距本身设定值，各类电缆成品性能的串音 性能发生变化。这些性能变化也伴随着节距 值变化，甚至在机器上设置的节距相同，也 是如此。

% 对目标的偏离 绞对电缆 1

频率

% 偏差，绞对电缆 1

❍ ❍ 图 1 : 节距分布示例

1 前言 众所周知，串音是高性能各类电缆的一个关键性能。制造商 在许多情况下保证串音性能优于工业标准。这种高水平性能 要求采用可靠的产品设计和稳定的制造工艺。而且大家还知 道，即使是可靠的设计，过度的工艺变率也将降低串音性 能。如果特定的机器或工艺发生波动，那么性能变化可能会 快速发生。性能变化还可能比较缓慢 - 几天或几周，经常是 由制造设备在操作中的逐渐变化造成的。 影响串音性能的另一个关键因素是节距的一致性，因为它跨 越了许多不同机器。我们已经知道或者至少以前怀疑，不同 机器的节距是不同的。要管理同一工场内不同机器的使用， 但又缺乏实际绞对节距反馈信息，这常常是一个问题，也 会成为生产计划的一个重大障碍，因为常常只有某些‘合格 的’设备才能用于特定的产品。 已经开发出一种节距测量新技术，能高速测得节距数据。采 用这项技术后，能准确测量不同机器的节距长度。这个信息 对许多方面是有用的。例如，能调整工场的每台机器，生产 出设计的相同节距值。 公称节距变率也是影响电缆成品串音性能的一个重要因素。 我们显示：绞对节距变率分析可以分析诸如双搓弓转动和单 线预搓之类的效应。在有些情况下，绞对节距数据甚至可以 分析由放线和收线造成的变率。 2 实验 本文是 Beta LaserMike 和 Tyco Electronics 的合作成果，能使 人更好地理解如何测量节距，如何将那些测量值与电缆成品 性能关联。为了更好地理解测量能力，对各个绞对电缆进行 为了降低性能下降而定期实施维护并不罕见，但还未充分理 解节距控制维护的有效性。

了最初试验。在收集绞对电缆节距信息后，在成缆设备上收 集了其它数据，同时获得多股绞对电缆的数据。

测量技术包括一个快速采样速度，以每个节距几个采样的速 度获取数据。这种快速采样速度便于进一步处理数据，例如 FFT 分析、趋势分析、和统计评价。 2.1 绞对节距研究 设计了初始实验，用复绕装置来测量绞对节距。这种布置提 供了一个较简单的设定，可以测量跨越所有机器的绞对电缆 节距。进行了分析和实验，以评价测量设备性能、沿着所有 节距设定点和工艺设备的不同之处。 2.1.1 各个绞对电缆对的公称节距 图 1 所示是被测量的绞对电缆节距分布的一个示例。数据为 直方图格式，有一个概率密度，反映所有绞对样品的节距分 布。 x -轴刻度经过计算，称为相对于目标的一个百分偏差， 使变率和平均值正态化，以便在本研究中进行比较。 2.1.2 各个绞对电缆的测量 在一个实验中，对单个双绞机设定了许多工艺设定值，但未 改变节距设定点。制作了一系列绞对电缆，没有两个设定点 是直接连续的，而且样品被复制。 图 2 显示在相同双绞机、两个不同时间、相同的节距设定点测 得值比较，但所有其它机器设定点相同。这个结果表明：当 节距设定点和工艺条件被测量，采用相同的双绞机进行绞对 时，双绞机和测量技术具有高度的重复性。 被测量的所有节距具有较宽的范围。变率等级为 1% 或以下， 而且能以一定的附加精度来确定分布模式。

在另一个实验中，改变一个双绞机的工艺设定点，但节距设 定点保持不变。在这种情况下，预绞比率和双绞机弓速度发

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Wire & Cable ASIA – September/October 2007 March/April 2012