Уменьшение интерференции

Виды интерференции

Виды помех

ПОМЕХИ

Термин «помехи» чаще всего используется для обозначения нежелательных сигналов, которые могут улавливаться системой измерения и интерферировать с полезным сигналом. Существу­ют два вида помех:

1. Наводка (интерференция). Она возникает из-за влияния внешних электромагнитных полей на электрическую цепь из­мерительной системы. Например, существует интерференция между сигналами в контуре измерительной системы и распо­ложенными поблизости мощными электроприборами, осо­бенно если они включены в одну электросеть.

2. Случайный шум. Этот вид помехи возникает из-за хаотиче­ского движения электронов и других заряженных частиц в элементах и определяется основными физическими характе­ристиками компонентов данной системы.

Существуют три основных вида интерференции:

1. Обусловленная индуктивной связью. Иногда этот вид интер­ференции относят к электромагнитной или магнитной свя­зи. Изменение тока в близкорасположенных электрических цепях приводит к изменению магнитного поля в проводниках. Изменение магнитного поля индуцирует в проводниках систе­мы измерения вторичную э.д.с. — наводку.

2. Обусловленная емкостной связью. В измерительных систе­мах силовые кабели, провода заземления и проводники рас­полагаются близко друг от друга и отделяются только возду­хом и диэлектрическими покрытиями. Поэтому между сило­выми кабелями и проводниками и между проводниками и за­землением может появиться некоторая электрическая ем­кость. Это и есть емкостная связь между проводниками из­мерительной системы и остальной частью системы, которая и приводит к возникновению интерференции сигналов.

3. Обусловленная плохим заземлением системы. В измери­тельной системе могут возникнуть проблемы с помехами, если в ней существует несколько точек заземления, так как между ними может появиться некоторая разность потенци­алов. Если это произойдет, то в цепи заземление - измери­тельный контур системы может возникнуть интерференционный электрический ток, который и является причиной помехи.

Существуют следующие способы уменьшения интерферен­ции (наводки):

1. Использование витых пар проводов. Элементы измеритель­ной системы соединяются витыми парами проводов (Рис. 6.1). Изменение магнитного поля будет индуцировать вторичную э.д.с. одного направления и величины в обоих проводах каж­дой части витой пары. Но если в одном проводе пары наведен­ная э.д.с. совпадает с направлением э.д.с. основного тока, то в смежном проводе пары ее направление противоположно ос­новной э.д.с. Таким образом, результат влияния наведенных э.д.с. станет нулевым.

Рис. 6.1. Уменьшение интерференции при помощи витых пар проводов

2. Электростатическое экранирование. Идеальный способ предотвращения возникновения емкостной связи — это защи­та электрических контуров датчика и всей измерительной си­стемы заземленным металлическим экраном. Но при этом мо­гут возникнуть проблемы с контактным заземлением, напри­мер в случае, если датчик и устройство отображения имеют разные точки заземления. Коаксиальный кабель экранирует провода, соединяющие элементы измерительной системы между собой, однако при этом кабель должен иметь заземле­ние только на одном конце для того, чтобы избежать много­контактного заземления.

3. Использование единственной точки заземления. Наличие единственной точки заземления предотвратит случаи мно­гоконтактного заземления.

4. Использование дифференциальных усилителей. Дифферен­циальный усилитель используется для усиления разности двух сигналов. Следовательно, если оба сигнала содержат один и тот же интерференционный шум, выходной сигнал усилителя уже не будет его содержать, так как он не будет усиливаться.

5. Использование фильтров. Селективный фильтр пропускает полезный сигнал измерительной системы, а интерференци­онные шумы подавляет.

Дополнительная литература: Putten A. F. P. van (1988), Elec­tronic Measurement System, Prentice Hall.

Взаимные помехи

В некоторых измерительных системах выходы нескольких датчиков могут быть подсоединены при помощи многожильных кабелей или ленточных проводов. Термин «взаимные помехи» используется для описания интерференции, появляющейся меж­ду сигналами, передающимися по таким проводам. Этот вид ин­терференции является комбинацией емкостных и индуктивных связей. Взаимные помехи могут быть уменьшены увеличением расстояния между проводами, экранированием наиболее излуча­ющих цепей, а в случае ленточных проводов — использованием чередования измерительных проводов и проводов заземления.