Ослабления помехи

Однако потенциалы различных точек земли из-за блуждающих токов и токов, обусловленных заземлением силовых установок, различны. При удалении точек земли на 0, 5 км напряжение продольной помехи может составить (10 – 15) В при сопротивлении между этими точками Zп ≈ (0, 1 – 1, 0) Ом [ 10 ].

Продольная помеха U_ПП вызывает паразитные токи I_ПП во входных цепях усилителя. Так как суммарное сопротивление в контуре меньше, чем то токи вызовут напряжение помехи поперечного вида , которая будет равняться

(3.1)

Из (3.1) следует, что для уменьшения поперечной помехи следует либо снижать r₂, либо увеличивать Z_{Σ 2}.

Эффективным методом борьбы с помехой Uп является увеличение сопротивления Z_{Σ 2} путем введения гальванической развязки (см. рис. 3.3. б). Гальваническая развязка (ГР) – это устройство с высоким сопротивлением Zгр между входными и выходными цепями усилителя. Оно должно точно передавать входной сигнал. Так как корпус усилителя соединен с низко-потенциальным выходным проводом ГР, то Zгр включается в , уменьшая Uп. Если Zгр = 10 Мом, то напряжение помехи Uп снижается в 10³ раз.

Практически ГР включается в виде трансформаторной (рис. 3.4, а) либо оптронной (рис. 3.4, б) развязки.

Рис. 3.4. Гальваническая развязка: а – трансформаторная; б – оптронная

В трансформаторной схеме М1, М2 – модуляторы; ДМ – демодулятор. Высокое сопротивление Zгр в таких схемах обусловлено высоким сопротивлением между обмотками трансформаторов и между фотодиодом и светодиодом. Трансформаторная развязка позволяет получить линейность схемы, достаточную для обработки в дальнейшем 12-разрядным АЦП (нелинейность 0, 005%), дает хорошее ослабление помехи, но имеет малую полосу пропускания входного сигнала 2, 5 Гц. Оптронная развязка дает худшую линейность (0, 05%), но лучшую полосу пропускания 10 кГц. Наиболее часто используемая схема измерительного усилителя приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Двухкаскадный измерительный усилитель

Измерительный усилитель представляет собой двухкаскадный усилитель. Для повышения входного сопротивления входной каскад строят на двух отдельных невзаимосвязанных неинвертирующих усилителях. Второй каскад – дифференциальный инвертирующий усилитель. Коэффициент усиления усилителя находят по формуле: К = R₃/R₂.

Некоторые производители электронных схем выпускают интегральные микросхемы измерительных усилителей (AD620, MAX4194 и INA128).