7.3.1. Измеряемые величины и измерительные средства
Частоты помех, обусловленных гальваническими связями, достигают 30 МГц, а вызванных полями – более 30 МГц (см. рис. 4.1.). Это связано с тем, что длина волны излучения помехи соизмерима с геометрическими размерами объектов, включая длину соединительных проводов.
Распространение помех происходит вдоль сигнальных и сетевых проводов и линий управления и передачи данных, которые присоединены к промышленному устройству. Эти помехи представляют собой напряжения или токи и их можно измерить в виде симметричных, несимметричных или асимметричных компонентов.
Помехи при воздействии поля в ближней зоне (х < λ/2π) проявляются в виде электрического или магнитного полей, в зависимости от того, какое воздействие на антенну преобладает – напряжение или ток, а в дальней зоне (х < λ/2π) – в виде электромагнитного поля, для которого между напряженностями электрического и магнитного полей справедливо четкое соотношение: Е/Н = 377 Ом. В этом случае для характеристики эмиссии помех используют напряженность электрического поля и мощность.
На рис. 7.4. показаны важнейшие измерительные средства, используемые при измерениях эмиссии. В качестве измерительных датчиков применяются:
- токовые клещи (SWZ) для измерения токов помех Ist;
- схемы (NNB) для регистрации напряжений помех Ust;
- абсорбционные измерительные щупы (AMZ) для регистрации мощности помех Pst;
- разнесенные антенны (рамочные, стержневые, логарифмические и др.) для измерения напряженностей электрического и магнитного полей.
Рис. 7.4. Средства изменения эмиссии помех (а) и примерочная частотная зависимость уровня помех (б):
AMZ – абсорбционные измерительные клещи, ME – измерительный приемник; NNB – сетевой элемент; РО – испытуемый объект; SWZ – измерительный трансформатор тока; 1 – удаленная зона; 2 – близкая зона; 3 – граничное значение помехи
От всех датчиков
напряжения сигнал, пропорциональный
измеряемому значению (
,
,
,
,
),
подводится к
единому приемнику измеряемых помех
ME. Такой приемник
работает по принципу избирательного
селективного высокочастотного
микровольтметра на базе высококачественного
по чувствительности и точности
гетеродинного радиоприемника с
промежуточной частотой.
7.3.2. Измерение помех, приходящих по проводам
Токи помех, генерируемых электрическими и электронными устройствами, создают на внутреннем сопротивлении сети низкого напряжения, бортовой, коммуникационной или иной сети падения напряжений, которые являются напряжениями помех. Чтобы можно было объективно, независимо от внутреннего сопротивления рассматриваемой сети, измерять напряжение помехи, применяют так называемые сетевые эквиваленты. Они представляют собой нормированные, для токов помех, сопротивления и содержат дополнительные фильтры, которые снижают влияние на результаты измерений помех, поступающих из сети.
Рис. 7.5. Схема для измерения несимметричных напряжений помех
Ust1, Ust2 и полного сопротивления сетевого элемента (б) в диапазоне частот 0,15÷30 МГц: РО – испытуемый объект; 1 – фильтр низких частот; 2 – область выделения помех.
Имеются специальные сетевые эквиваленты для измерений симметричных, несимметричных и асимметричных напряжений помех в различных упомянутых выше категориях сетей. На рис. 7.5. а показан пример сетевого эквивалента для измерения напряжений помех в однофазной цепи питания испытуемого объекта. Исходящие из объекта токи помех Ist1, Ist2 протекают по емкостям Ск и нормированным полным сопротивлениям ZN. На этих сопротивлениях создаются падения напряжения, являющиеся несимметричными напряжениями помех Ust1 и Ust2 , которые могут быть измерены. Объект питается через фильтр низких частот, который одновременно отделяет объект от сети при высоких частотах. Структура полного сопротивления ZN определяется особенностями рассматриваемой сети. На рис. 7.5. б изображена схема устройства, характерная для промышленной сети. Активное сопротивление (50 Ом) представляет собой входное сопротивление измерительного приемника.