24. Влияние экрана на индуктивную связь.

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 .

25. Магнитная связь между экраном и заключенным в него проводником.

Если по проводящему трубчатому экрану пропустить ток, то при равномерном распределении тока по стенкам экрана магнитное поле формируется снаружи экрана, а внутри экрана отсутствует (рис. 13).

Рис. 13. Магнитное поле трубчатого экрана

Если в центре трубчатого экрана размещен проводник, тогда весь поток Ф_Э, создаваемый током экрана I_Э, взаимодействует с проводником, индуцируя в нем ЭДС взаимоиндукции. Коэффициент взаимоиндукции отражает связь между окружающим проводник магнитным потоком и вызывающим этот поток электрическим током:

, (3.19)

при этом .

Так как потоки, окружающие экран и проводник, равны, следовательно, коэффициент взаимоиндукции равен собственной индуктивности экрана: М=L_Э.

Считая, что ток в экране вызывается воздействием напряжения U_Э, можно определить уровень его влияния на помещенный в экран проводник (рис. 14).

Рис. 14. Индуцирование магнитных шумов в проводнике, помещенном в экран:

L_Э, R_Э – соответственно индуктивность и активное сопротивление экрана; U_Э – напряжение, вызывающее ток экрана I_Э; L_П – собственная индуктивность размещенного внутри экрана проводника; M – взаимная индуктивность между экраном и проводником; E_Ш – ЭДС индуцированных в проводнике шумов; – угловая частота тока экрана; – частота среза экрана

Если напряжение, приложенное к экрану, изменяется с частотой (угловая частота ), ток экрана

. (3.20)

При этом ЭДС шумов, индуцированных в цепи внутреннего проводника, в случае равенства взаимной индуктивности между проводником и экраном собственной индуктивности экрана определяется выражением

. (3.21)

Отношение активного сопротивления экрана к его индуктивности называется частотой среза экрана.

Если частота тока экрана много больше частоты среза (  ), ЭДС шумов во внутреннем проводнике возрастает до величины напряжения U_Э (рис. 14), вызвавшего ток экрана. С уменьшением частоты тока экрана ЭДС шумов, индуцированных во внутреннем проводнике, снижается и для постоянного тока становится равной нулю.