Емкостная связь (емкостная наводка помехи)

В сегда существует некоторая паразитная емкость С_п между входом измерительной системы и какой-либо расположенной вблизи линией переменного напряжения (см. рис.). В результате во входной цепи измерительной системы будет наводиться напряжение помехи. В этом случае говорят, что существует емкостная связь СИ и источника помехи.

Найдем напряжение, наводимое источником U_~ на входе измерительной системы. Для этого воспользуемся эквивалентной схемой данного устройства.

Так как С_п – малая величина, то z_c>>z . Отсюда следует, что

, где z_c=1/jωc – емкостное сопротивление паразитного конденсатора.

И з предыдущей формулы видны методы борьбы с емкостной наводкой:

• уменьшить С_п, т.е. удалить средство измерения от внешних проводов;

• уменьшить z₀ (выходное сопротивление объекта);

• уменьшить входное сопротивление средства измерения z_i;

• экранировать входную цепь средства измерения, поместив ее в заземленный проводящий экран:

Э кран в измерительной системе должен простираться на возможно большее расстояние. В случае высокочастотных помех важно, чтобы экран не имел открытых тонких щелей. Экран нельзя использовать в качестве заземленного проводника.

ВАЖНО! Экран надо заземлить на том конце, который подключается к цепи с наименьшим сопротивлением. Емкостная помеха является разновидностью аддитивной помехи.

Если экран заземлен и центральный проводник не выходит за пределы экрана, напряжение шумов на проводнике уменьшается почти до нуля. Однако на практике центральный проводник обычно выходит за экран. В этом случае, даже если экран заземлен, на проводник наводится напряжение шумов, которое зависит от длины части проводника, выступающей за экран.

Таким образом, для хорошего экранирования электрического поля необходимо:

1) минимизировать длину центрального проводника, выходящего за пределы экрана;

2) обеспечить хорошее заземление экрана.

Заземление экрана в одной точке дает хороший эффект для кабеля, длина которого не превышает 1/20 длины волны переменного электрического поля. Для более длинных кабелей может потребоваться заземление в нескольких точках.

Индуктивная связь (индуктивная наводка помехи)

Е сли измерительная система или ее входная цепь находятся в переменном магнитном поле, то во входной цепи наводится напряжение помехи. Обычно переменное магнитное поле возбуждается переменными токами, текущими по посторонним проводам или движущимися намагниченными узлами механизмов.

То же самое будет и в постоянном магнитном поле, если входные цепи средства измерения будут вибрировать или двигаться.

У словно это можно изобразить в виде следующей схемы:

Найдем паразитное напряжение, которое наводится в цепи средства измерения: . Пусть S – площадь, охватываемая измерительной цепью. Ранее было показано, что поток вектора магнитной индукции . По закону э-м индукции Фарадея имеем – при переменном внешнем поле, или - при вибрации проводников в постоянном магнитном поле.

Сравним полезный сигнал в СИ с величиной наводимого паразитного сигнала . Нетрудно видеть, что индуктивную наводку нельзя уменьшить путем изменения сопротивления объекта и средства измерения z_i и z₀, т.к. полезный сигнал зависит от этих сопротивлений так же.

Однако из полученных формул следует, что наводимое напряжение можно свести к минимуму следующими способами:

• уменьшением напряженности магнитного поля B путем удаления СИ от источника магнитного поля или путем экранирования;

• уменьшением потока магнитной индукции за счет изменения пространственной ориентации СИ, располагая измерительную цепь так, чтобы вектор магнитной индукции магнитного поля был параллелен плоскости измерительной цепи. В этом случае cos0, и поток Ф сводится к минимуму;

• минимизированием площади, охватываемой входной цепью средства измерения (например скручиванием проводов), тогда S0 и Ф0 .