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电磁测量屏蔽

[拼音]:dianci celiang pingbi

[外文]:shielding in electromagnetic measurement

为防止电磁干扰引起测量误差所采取的一种措施。造成电磁测量误差的条件是:

(1)存在干扰源;

(2)存在干扰信号进入 扰部分的途径及转换成误差的可能性。要对测量系统施行有效的电磁屏蔽,首先要找出干扰源是在测量系统内部还是外部,继而要研究干扰的性质、特点和通道。这样才能采取正确的防护措施和消除因干扰引起的误差。

干扰源

电磁测量中遇到的干扰源有外部干扰源和内部干扰源两类。外部干扰源指测量系统之外的电磁干扰,常见的有高电压、大功率输电线或用电器件在空间形成的电场、磁场、电磁场;天电、空间电磁场;地磁以及两接地点间的电压降等。内部干扰源指测量系统内存在的电磁干扰,常见的有电源变压器的漏磁场;测量线路和元件所产生的电场与磁场、绝缘漏电等。电磁测量中影响较大的主要是外部干扰源。

干扰通道

电磁干扰信号进入 扰部分的途径,通常有通过固体绝缘的漏电流,通过绝缘及空间的容性漏电流;恒定磁场通过空间直接进入 扰部分;交变电磁场在 扰部分中产生感应电动势;空间电场通过测量系统的 部分(如接线柱)进入电路等。此外,干扰信号能否产生误差还与它进入 扰部分的部位及其内部结构有关。

屏蔽的基本原则

针对干扰信号的特性,实施屏蔽措施的基本原则是:

(1)覆没:提高信号电平,降低干扰与信号电平之比。

(2)阻塞:采用屏蔽、绝缘等隔离措施,阻止干扰信号进入 扰部分。

(3)疏导:给干扰信号设置一个通路,使其绕过易受干扰的部分。

(4)抵消:采用特殊结构使干扰信号产生两个大小相等、方向相反的误差,以互相抵消。

(5)修正:已知测量结果与干扰信号所引起的误差之间的关系,在刻度或读数时加更正值。

(6)吸收:使干扰信号通过屏蔽时因损耗而减弱强度。

屏蔽方法

根据屏蔽的基本原则,常采用以下屏蔽方法。

(1)绝缘隔离:增大绝缘电阻,减少泄漏电流。

(2)屏蔽隔离:将被防护的电路或部件用金属屏蔽围护起来,并给屏蔽以一定的电位(包括地电位),用以阻止或减小泄漏电流,或使泄漏电流按一不产生误差的通路流动。屏蔽接地可以切断静电场,形成良好的静电屏蔽。如用金属磁性材料制成屏蔽,还可同时旁路低频和恒定磁通,形成直流电磁屏蔽。屏蔽和绝缘两种方法交替使用,还可以在不增加屏蔽总厚度的前提下获得更好的屏蔽效果。

(3)无定向结构:用双绞线、同轴电缆做信号往返通路;或采用两个相同的测量机构,使电磁感应在其中引起的干扰感应电动势互相抵消;或使恒定磁场的影响自行消除。

(4)电磁屏蔽:交变电磁场或电磁波进入金属屏蔽时,将在屏蔽中产生涡流,从而消耗电磁场的能量。入射场的频率越高,屏蔽对其所起的衰减作用也越明显。

用数字电压表测量温差电偶电动势Ex的测量系统的屏蔽(见图)是典型的综合性屏蔽措施。图中带屏蔽层的绞合双心电缆用作连接导线,屏蔽层在仪表的 L端接地。外部高压电源线通过分布电容产生的容性漏电流ig被屏蔽层疏导到地。高压线中的电流I在空间产生的磁通密度B将在绞合双心线的相邻网孔中产生约大小相等、方向相反的感应电动势,因此它们大部分互相抵消。空间电磁波穿过仪表的金属外壳时,其能量因产生涡流而强度减弱。同时,因外壳接地,又起到静电屏蔽作用。如外壳采用铁磁材料制成,还可起到屏蔽恒定磁场的作用。选用高灵敏的温差电偶可以提高系统的信噪比,从而降低干扰信号的影响。为削弱干扰电压Ecm的影响,可采用图中所示信号浮地、仪表接地系统,对地回路系通过温差电偶的对地绝缘阻抗而形成。这样,对干扰电压Ecm既起到阻塞又起到疏导作用,因此能有效地减小它所引起的误差。

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