Universidad Pontificia Comillas. Madrid (Spain)
September 13th, 2007
Original summary:
En esta tesis se analizan los modos de propagación de las ondas elásticas en los cables eléctricos, para su uso en telecomunicaciones. Se propone un modelo teórico para los mismos y se llevan a cabo simulaciones con el modelo. Los cables eléctricos se modelan como estructuras viscoelásticas cilíndricas, con núcleo de cobre y cubierta de plástico. Para resolver numéricamente el modelo teórico se propone un algoritmo híbrido, con el objetivo de incrementar la robustez. Tanto el modelo teórico como los algoritmos numéricos se validan en la tesis, en dos grandes bloques: validación de las herramientas de simulación y validación experimental. Experimentalmente se ha validado con dos técnicas complementarias, con medidas electromagnéticas procedentes de los piezoeléctricos, y con ensayos de interferometría. Se observa gran similitud entre los resultados de las simulaciones y los ensayos experimentales. Además, se ha encontrado un hecho curioso. En los cables eléctricos sin plástico aislante la atenuación aumenta como es habitual con la frecuencia. Sin embargo, en los cables eléctricos con plástico aislante se observa que los modos de propagación superiores son los que tienen menor atenuación. Para intentar explicar este fenómeno se ha planteado una hipótesis: los modos de propagación de mayor frecuencia tienden a propagarse principalmente por el cobre, por lo que su atenuación disminuye. Dicha hipótesis parece confirmarse a la vista del perfil de los modos de propagación.
English summary:
In this thesis the modes of elastic wave propagation in electrical cables are analysed, for their use in telecommunications. A theoretical model is proposed and simulations are carried out with this model. The electrical cables are modelled as cylindrical viscoelastic structures, with a copper core and a plastic coating. A hybrid algorithm is proposed in order to solve numerically the theoretical model, with the objective of increasing robustness. Both the theoretical model and the numerical algorithms are validated in the thesis in two large blocks: validation of the simulation tools and experimental validation. Two complementary techniques have been used for the experimental validation: electromagnetic measures with the piezoelectrics and interferometry tests. There is a good agreement between simulations and experiments. Besides, a curious fact has been observed. In electrical cables without plastic coating, attenuation increases, as it is usual, with frequency. However, in electrical cables with plastic coating, the higher propagation modes have less attenuation. We have formulated a hypothesis in order to try to explain this behaviour: the higher propagation modes (those of higher frequency) tend to propagate primarily through the copper, so that attenuation decreases. The mode shapes have been drawn and they seem to confirm the hypothesis.
Descriptors: Acoustic properties of solids, Ultrasonic devices
Keywords: Ultrasonido; Acoustic properties of solids; Ultrasonic devices; Ultrasound
Citation:
C. Mateo (2007), Modos de propagación de las ondas elasticas en los cables eléctricos. Universidad Pontificia Comillas. Madrid (Spain).
