Источники помех

Наиболее часто источниками помех являются эффекты термоэлектричества, создающие аддитивные помехи.

Особенно большую термоэдс создают такие комбинации металлов:

- медь-припой – 3 мкВ/К;

- медь-ковар (выводы полупроводниковых элементов) – 500 мкВ/К;

- медь-окисел меди – 1000 мкВ/К.

Наименьшие значения термоэдс имеют контакты: медь-серебро, медь-золото, медь-кадмий (0,3 мкВ/к).

Качество изоляции, загрязнения и влажность могут вызвать токи утечки, особенно в цепях с высоким импедансом. Токи утечки вызывают мультипликативные ошибки, т.к. они эквивалентны включению дополнительной нагрузки.

Для устранения токов утечки необходимо:

1) создание пыленепроницаемых оболочек;

2) обработка схемы водоотталкивающими средствами (силиконовые лаки);

3) заполнение объема гигроскопическим веществом (силикогелем);

4) создание активной защиты (экранов), которая устраняет резистивную и емкостную утечку благодаря тому, что экран имеет потенциал (создаваемый повторителем), равный потенциалу защищаемого проводника (Рис.5.1).

Всегда существует ненулевая паразитная емкость С_р между входом измерительной системы и какой-либо линией переменного напряжения (емкость монтажа). Через эту емкость на входную цепь поступает помеха аддитивного шума с частотой 50 Гц. Чем больше входной импеданс Z_i, тем больше напряжение помехи.

Для ослабления емкостной наводки необходимо:

1) увеличение расстояния между входом и проводами питания;

2) уменьшение (если это допустимо) импеданса входной цепи;

3) экранирование входной цепи и блока питания медным экраном;

4) заземление экрана вблизи цепи с меньшим импедансом.

Однако если измеряемый объект и измерительная система имеют различные точки заземления и питания (различные розетки сети), в измерительной цепи могут возникнуть значительные наводки от токов, протекающих по земле (Рис.5.2).

Сопротивление R_д земляной шины достигает 0,1 Ом/м и напряжение, созданное блуждающими токами, будет включено последовательно с измеряемым напряжением V₀. Чтобы избежать этого включения необходимо строго следовать правилу единственной точки заземления.

Еще лучшие результаты обеспечивает измерительная система с симметричным входом относительно земли (Рис.5.3), когда входной каскад выполняется по дифференциальной схеме.

В таких схемах происходит измерение только разности потенциалов между входными клеммами + и -, а ток земли протекает через отдельную клемму GND и остается в стороне от входной цепи.

Если измерительная система находится в магнитном поле, то на нее наводятся индуктивные помехи аддитивного характера напряжением V_d:

Приведенное соотношение показывает, что наводимое напряжение помехи пропорционально относительной магнитной проницаемости μ ₀, пронизываемой магнитным полем площади А, а также скорости изменения напряженности магнитного поля Н(t).

Для нейтрализации индуктивных помех необходимо:

1) удаление измерительной системы от источника, создающего магнитное поле (уменьшение Н);

2) изменение ориентации измерительной системы в пространстве или скручивание соединительных проводников (уменьшение площади А воздействия магнитного поля);

3) магнитное экранирование цилиндрическими ферромагнитными материалами, имеющими наибольшие коэффициенты экранирования.

Эффективность экранирования возрастает с ростом частоты переменного магнитного поля. Это связано с тем, что в экранном материале переменное магнитное поле создает вихревые токи, которые препятствуют проникновению магнитного поля внутрь. С ростом частоты магнитное поле выталкивается к внешней поверхности (скин-эффект).

Для изготовления экрана с малой толщиной скин-слоя необходим материал с высокой электрической проводимостью (малые значения ρ) и высокой магнитной проницаемостью (большие значения μ).

Например, на частоте 100 Гц экран из электротехнической стали обеспечивает коэффициент экранирования F=70÷120, а μ-металлы (μ=25÷40 тыс.) – F=300÷1000.

Дата добавления: 2015-06-25