Виды помех, влияющих на СИ и способы их снижения

На структурной схеме СИ, изображенной на рис. 9.1, на ряду с входным и выходным сигналами соответственно Х и Y приведены также влияющие на работу СИ помехи

 

Рис. 9.1. Структурная схема СИ с учетом влияния помех

 

Обеспечить помехоустойчивость СИ значит снизить до допустимого уровня влияние помех на значение выходного сигнала Y.

Различают три вида помех: магнитные; электрические; кондуктивные.

Причины возникновения магнитных помех это протекание переменного тока в проводниках и катушках индуктивности.

Электрические помехи возникают за счет емкостной связи с частотой выше 10МГц.

Кондуктивные помехи возникают в результате наличия общих цепей питания или нагрузки для основного (полезного) сигнала и наводимого (вредного) сигнала.

Первый путь борьбы с помехой связан с совершенствованием принципиальных электрических схем.

Второе направление это конструктивные меры (помехоустойчивый монтаж, экранированные элементы несущей конструкции, бифилярные проводники и т.д.)

Рассмотрим далее наиболее распространенные конструктивные меры борьбы с помехами.

Экранирование электрических полей. Электрические поля взаимодействуют между собой и порождают электрическую связь, для снижения этой связи между двумя точками достаточно установить экран надежно соединенный с общим основанием.

Экранирование магнитных полей. В электрических цепях, находящихся в переменном магнитном поле возникает индуктивная связь и порождает общий для нескольких элементов переменный магнитный поток, который в свою очередь создают ЭДС помехи в замкнутых электрических контурах. Снижение влияния магнитного поля на средство измерения достигается магнитным экранированием, которое реализуется следующими двумя способами.

 

t

 

Рис. 9.2. Диаграмма перемагничивания магнитного материала

 

На рис. 9.2 обозначены:

кривая 1 - петля гистерезиса;

кривая 2 - основная кривая намагничивания, описываемая уравнением
,

где В-индукция магнитного поля,

Н-напряженность магнитного поля,

μ ₀-абсолютная магнитная проницаемость, μ ₀=1.256· 10^-6Гн/м,

μ -относительная магнитная проницаемость

К первому способу относится шунтирование магнитного поля сплошным экраном из материала с большой магнитной проницаемостью.

Магнитный материал характеризуется в магнитном отношении петлей гистерезиса (1) и основной кривой намагничивания (2) (рис. 9.2).

Второй способ основан на использовании эффекта вытеснения из немагнитного экрана силовых магнитных линий магнитного поля помехи за счет возникновения в экране вихревых токов. Этот метод особенно эффективен для защиты от магнитных полей более 1МГц.

 

 

Рис. 9.3. Реакция поля вихревых токов

 

На рис. 9.3 обозначены:

- вектор напряжённости магнитного поля;

- вихревые токи;

- вектор напряжённости магнитного поля вихревых токов;

σ – удельная электрическая проводимость.

При частоте 1МГц возможно высокоэффективное экранирование экрана с толщиной стенок от 0.5 до 1.5 мм; материал экрана алюминий или медь.

На частоте 10МГц используется медная или алюминиевая фольга от 30 до 100 мкн.

Кроме этих методов существует активное экранирование. Суть его в следующем:

 

 

Рис. 9.4. Схема активного магнитного экрана: ПХ – преобразователь