電磁測(cè)量屏蔽干擾源

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

為防止電磁干擾引起測(cè)量誤差所采取的一種措施。造成電磁測(cè)量誤差的條件是:①存在干擾源;②存在干擾信號(hào)進(jìn)入被干擾部分的途徑及轉(zhuǎn)換成誤差的可能性。要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)施行有效的電磁屏蔽，首先要找出干擾源是在測(cè)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。

通道電磁干擾信號(hào)進(jìn)入被干擾部分的途徑，通常有通過(guò)固體絕緣的漏電流，通過(guò)絕緣及空間的容性漏電流；恒定磁場(chǎng)通過(guò)空間直接進(jìn)入被干擾部分；交變電磁場(chǎng)在被干擾部分中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；空間電場(chǎng)通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的裸露部分(如接線(xiàn)柱)進(jìn)入電路等。此外，干擾信號(hào)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(duì)干擾信號(hào)的特性，實(shí)施屏蔽措施的基本原則是：①覆沒(méi)：提高信號(hào)電平，降低干擾與信號(hào)電平之比。②阻塞：采用屏蔽、絕緣等隔離措施，阻止干擾信號(hào)進(jìn)入被干擾部分。③疏導(dǎo)：給干擾信號(hào)設(shè)置一個(gè)通路，使其繞過(guò)易受干擾的部分。④抵消：采用特殊結(jié)構(gòu)使干擾信號(hào)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(cè)量結(jié)果與干擾信號(hào)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(hào)通過(guò)屏蔽時(shí)因損耗而減弱強(qiáng)度。

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(lái)，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(chǎng)，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(wú)定向結(jié)構(gòu):用雙絞線(xiàn)、同軸電纜做信號(hào)往返通路;或采用兩個(gè)相同的測(cè)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(shì)互相抵消；或使恒定磁場(chǎng)的影響自行消除。④電磁屏蔽：交變電磁場(chǎng)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(chǎng)的能量。入射場(chǎng)的頻率越高，屏蔽對(duì)其所起的衰減作用也越明顯。

用數(shù)字電壓表測(cè)量溫差電偶電動(dòng)勢(shì)Ex的測(cè)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(xiàn)，屏蔽層在儀表的 L端接地。外部高壓電源線(xiàn)通過(guò)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(xiàn)中的電流I在空間產(chǎn)生的磁通密度B將在絞合雙心線(xiàn)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(shì)，因此它們大部分互相抵消?？臻g電磁波穿過(guò)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(chǎng)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(hào)的影響。為削弱干擾電壓Ecm的影響，可采用信號(hào)浮地、儀表接地系統(tǒng)，對(duì)地回路系通過(guò)溫差電偶的對(duì)地絕緣阻抗而形成。這樣，對(duì)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(cè)量一方面以電工技術(shù)等為主要服務(wù)對(duì)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(cè)量又具有自己的基本理論，專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)的測(cè)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(cè)量系統(tǒng) 　在20世紀(jì)中期以前，電磁測(cè)量主要采用模擬技術(shù)，所生產(chǎn)的儀器儀表稱(chēng)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(lèi)，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(cè)量技術(shù)發(fā)生了重大的變化。

電磁測(cè)量綜述

測(cè)量是將未知量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程。在電磁測(cè)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(chǔ)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(jí)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?jī)x器，多是將未知量和標(biāo)準(zhǔn)量在測(cè)量線(xiàn)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(cè)儀表指零。對(duì)于機(jī)械式指示電表，可根據(jù)指針或光點(diǎn)在刻度盤(pán)上的位置,直接讀出測(cè)量結(jié)果。而較量?jī)x器，如電橋,還要經(jīng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。若采用自動(dòng)化測(cè)量，則可自動(dòng)完成此步驟。

電磁測(cè)量過(guò)程

組成測(cè)量過(guò)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(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理等），都不是絕對(duì)理想和完善的，都將存在著電磁測(cè)量誤差。此外，測(cè)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(cè)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(cè)量線(xiàn)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(cè)量信息系統(tǒng)的功能。電磁測(cè)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(cè)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(chǎng)對(duì)光的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，制成測(cè)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的測(cè)量已與控制融為一體，形成有機(jī)的調(diào)控系統(tǒng)，其測(cè)量功能遠(yuǎn)超過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)量裝置。2100433B