電磁測量屏蔽

通道電磁干擾信號進(jìn)入被干擾部分的途徑，通常有通過固體絕緣的漏電流，通過絕緣及空間的容性漏電流；恒定磁場通過空間直接進(jìn)入被干擾部分；交變電磁場在被干擾部分中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；空間電場通過測量系統(tǒng)的裸露部分(如接線柱)進(jìn)入電路等。此外，干擾信號能否產(chǎn)生誤差還與它進(jìn)入被干擾部分的部位及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

屏蔽的基本原則針對干擾信號的特性，實(shí)施屏蔽措施的基本原則是：①覆沒：提高信號電平，降低干擾與信號電平之比。②阻塞：采用屏蔽、絕緣等隔離措施，阻止干擾信號進(jìn)入被干擾部分。③疏導(dǎo)：給干擾信號設(shè)置一個(gè)通路，使其繞過易受干擾的部分。④抵消：采用特殊結(jié)構(gòu)使干擾信號產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的誤差，以互相抵消。⑤修正：已知測量結(jié)果與干擾信號所引起的誤差之間的關(guān)系，在刻度或讀數(shù)時(shí)加更正值。⑥吸收：使干擾信號通過屏蔽時(shí)因損耗而減弱強(qiáng)度。

為防止電磁干擾引起測量誤差所采取的一種措施。造成電磁測量誤差的條件是:①存在干擾源;②存在干擾信號進(jìn)入被干擾部分的途徑及轉(zhuǎn)換成誤差的可能性。要對測量系統(tǒng)施行有效的電磁屏蔽，首先要找出干擾源是在測量系統(tǒng)內(nèi)部還是外部，繼而要研究干擾的性質(zhì)、特點(diǎn)和通道。這樣才能采取正確的防護(hù)措施和消除因干擾引起的誤差。

干擾源電磁測量中遇到的干擾源有外部干擾源和內(nèi)部干擾源兩類。外部干擾源指測量系統(tǒng)之外的電磁干擾，常見的有高電壓、大功率輸電線或用電器件在空間形成的電場、磁場、電磁場；天電、空間電磁場；地磁以及兩接地點(diǎn)間的電壓降等。內(nèi)部干擾源指測量系統(tǒng)內(nèi)存在的電磁干擾，常見的有電源變壓器的漏磁場；測量線路和元件所產(chǎn)生的電場與磁場、絕緣漏電等。電磁測量中影響較大的主要是外部干擾源。

屏蔽方法根據(jù)屏蔽的基本原則，常采用以下屏蔽方法。①絕緣隔離：增大絕緣電阻，減少泄漏電流。②屏蔽隔離：將被防護(hù)的電路或部件用金屬屏蔽圍護(hù)起來，并給屏蔽以一定的電位（包括地電位），用以阻止或減小泄漏電流，或使泄漏電流按一不產(chǎn)生誤差的通路流動(dòng)。屏蔽接地可以切斷靜電場，形成良好的靜電屏蔽。如用金屬磁性材料制成屏蔽，還可同時(shí)旁路低頻和恒定磁通，形成直流電磁屏蔽。屏蔽和絕緣兩種方法交替使用，還可以在不增加屏蔽總厚度的前提下獲得更好的屏蔽效果。③無定向結(jié)構(gòu):用雙絞線、同軸電纜做信號往返通路;或采用兩個(gè)相同的測量機(jī)構(gòu)，使電磁感應(yīng)在其中引起的干擾感應(yīng)電動(dòng)勢互相抵消；或使恒定磁場的影響自行消除。④電磁屏蔽：交變電磁場或電磁波進(jìn)入金屬屏蔽時(shí)，將在屏蔽中產(chǎn)生渦流，從而消耗電磁場的能量。入射場的頻率越高，屏蔽對其所起的衰減作用也越明顯。

用數(shù)字電壓表測量溫差電偶電動(dòng)勢Ex的測量系統(tǒng)的屏蔽是典型的綜合性屏蔽措施。帶屏蔽層的絞合雙心電纜用作連接導(dǎo)線，屏蔽層在儀表的 L端接地。外部高壓電源線通過分布電容產(chǎn)生的容性漏電流ig被屏蔽層疏導(dǎo)到地。高壓線中的電流I在空間產(chǎn)生的磁通密度B將在絞合雙心線的相鄰網(wǎng)孔中產(chǎn)生約大小相等、方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢，因此它們大部分互相抵消?？臻g電磁波穿過儀表的金屬外殼時(shí)，其能量因產(chǎn)生渦流而強(qiáng)度減弱。同時(shí)，因外殼接地，又起到靜電屏蔽作用。如外殼采用鐵磁材料制成，還可起到屏蔽恒定磁場的作用。選用高靈敏的溫差電偶可以提高系統(tǒng)的信噪比，從而降低干擾信號的影響。為削弱干擾電壓Ecm的影響，可采用信號浮地、儀表接地系統(tǒng)，對地回路系通過溫差電偶的對地絕緣阻抗而形成。這樣，對干擾電壓Ecm既起到阻塞又起到疏導(dǎo)作用，因此能有效地減小它所引起的誤差。2100433B

電磁測量一方面以電工技術(shù)等為主要服務(wù)對象，另一方面它的發(fā)展一直與電工技術(shù)的發(fā)展交織在一起，成為后者的重要組成部分。同時(shí)，電磁測量又具有自己的基本理論，專門的設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)的測量方法和一整套電學(xué)和磁學(xué)基準(zhǔn)以及傳遞量值的系統(tǒng)；到20世紀(jì)的中期已形成了自己的學(xué)科體系。

數(shù)字儀表出現(xiàn)和電磁測量系統(tǒng) 　在20世紀(jì)中期以前，電磁測量主要采用模擬技術(shù)，所生產(chǎn)的儀器儀表稱為模擬式或經(jīng)典儀器儀表，以區(qū)別于50年代以后采用數(shù)字技術(shù)所制成的儀器儀表。實(shí)際上，即使是模擬式儀器儀表，由于新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝的采用，它們的性能也不斷提高，并且發(fā)展出不少新的種類，如成套的變換器式電表、感應(yīng)耦合比例臂電橋、感應(yīng)式電流比較儀等。但在引入數(shù)字技術(shù)后，電磁測量技術(shù)發(fā)生了重大的變化。

電磁測量綜述

測量是將未知量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程。在電磁測量中，標(biāo)準(zhǔn)器件所提供的標(biāo)準(zhǔn)量，不一定與未知量屬于同一性質(zhì)，即使有同一性質(zhì)，它們的量值可能相差較大。為此，在比較前需將未知量與標(biāo)準(zhǔn)量變換為同一性質(zhì)和數(shù)量上可比較的量。例如機(jī)械式指示電表，多是先將標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換為力矩儲存在電表的張絲或游絲中，而未知量則是利用電磁或靜電的機(jī)械力效應(yīng)也轉(zhuǎn)換為同數(shù)量級的力矩以便比較，其結(jié)果以指針或光點(diǎn)的偏移顯示。又如較量儀器，多是將未知量和標(biāo)準(zhǔn)量在測量線路中轉(zhuǎn)換為電壓(或電流)以進(jìn)行比較。兩電壓相等時(shí)，檢測儀表指零。對于機(jī)械式指示電表，可根據(jù)指針或光點(diǎn)在刻度盤上的位置,直接讀出測量結(jié)果。而較量儀器，如電橋,還要經(jīng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算出測量結(jié)果。若采用自動(dòng)化測量，則可自動(dòng)完成此步驟。

電磁測量過程

組成測量過程的每一環(huán)節(jié)，不論硬設(shè)備（各種電表、儀器、電學(xué)基準(zhǔn)等），還是軟措施（如不同的電磁測量方法、數(shù)據(jù)處理等），都不是絕對理想和完善的，都將存在著電磁測量誤差。此外，測量系統(tǒng)外部及內(nèi)部之間的各種干擾和不希望的相互影響，也將引入各種測量誤差。為了減小及消除這些誤差源，需在電表和儀器內(nèi)設(shè)置電磁屏蔽，或在測量線路內(nèi)采取防止干擾的措施。

隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)和數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大了測量信息系統(tǒng)的功能。電磁測量將向以下幾方面發(fā)展。①利用現(xiàn)代物理的最新成就，建立電磁測量的自然基準(zhǔn)，如約瑟夫森電壓基準(zhǔn)、量子霍耳效應(yīng)電阻基準(zhǔn)。②利用磁場對光的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，制成測大電流的電流互感器和利用泡克耳斯效應(yīng)或克爾效應(yīng)測高電壓。③利用微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)制成各種智能化儀表，構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的測量已與控制融為一體，形成有機(jī)的調(diào)控系統(tǒng)，其測量功能遠(yuǎn)超過簡單的測量裝置。2100433B