Одной из главной проблемы при организации измерительных каналов являются помехи. И ее решением является помехоустойчивость.

Под помехоустойчивостью ИИК понимается их способность противостоять вредному влиянию помех. Основные пути повышения помехоустойчивости ИИК связаны с улучшением защиты от помех аналоговых измерительных цепей систем и с уменьшением влияния помех на результат измерения путем соответствующей обработки измерительной информации в ИИС.

Виды и источники помех

Помехи могут вызываться процессами, происходящими внутри ИИС, а также влиянием внешних источников помех.

Причинами внутренних помех могут служить тепловые шумы в резисторах, термо-ЭДС, изменение сопротивления изоляции, перекрестные влияния измерительных цепей, связи измерительных цепей с цепями питания. К внутренним помехам могут быть также отнесены изменения напряжения источников питания, превышающие допустимые: не считается помехой только кратковременное (от 1 до 30 периодов частоты сети) понижение напряжения сети питания до 30% номинального, полный перерыв в питании может быть до 100 мс. Кроме того, через сеть питания могут проникать импульсные высокочастотные возмущения (до 20 МГц) с повышенной амплитудой и длительностью до нескольких микросекунд.

Внешние атмосферные помехи возникают в результате разрядов молний, возникающих в большом количестве (до сотен разрядов в секунду) на Земле, а также от электризации частиц (пыли, снега) в атмосфере Земли.

К другому виду внешних электрических помех относятся индустриальные помехи, создающиеся промышленными установками, радиостанциями, электрооборудованием автотранспорта и т. п.

Импульсные помехи – это случайно появляющиеся импульсы (но обычно с интервалом не менее длительности импульса) произвольной формы. При независимости времени и амплитуды импульсов помех вероятность

Регулярные помехи наиболее часто проявляются в виде наведенных помех с частотой сети и ее гармоник:

Весьма широко используется разделение помех на аддитивные, независимые от полезного сигнала, и мультипликативные. Аддитивные помехи y(t) могут суммироваться с полезным сигналом x(t), а мультипликативные помехи служат множителем этого сигнала.

Основные способы защиты от помех

Для уменьшения влияния продольных помех используется ряд мер. Одна из них – гальваническое разделение частей цепи, в которых имеются места заземления. Гальваническое разделение производится преимущественно с помощью трансформаторов и разделительных конденсаторов.

Защита измерительных цепей от внешних наведенных (поперечных) помех достигается рядом мер, к числу которых относятся уменьшение длины проводов за счет приближения к датчикам аналого-цифровых измерительных устройств, а также сближение и скрутка проводов, идущих к датчикам. При скрутке проводов ЭДС, наводимые в отдельных элементарных контурах, вычитаются, и благодаря этому удается уменьшить влияние поперечных помех на измерительные провода на несколько порядков.

Применяют также магнитное и электростатическое экранирование входных цепей от низкочастотных и высокочастотных магнитных полей.

Для уменьшения внутренних помех целесообразно провода питания прокладывать и экранировать отдельно от измерительных проводов с низким уровнем полезного сигнала, коммутация сигналов высокого и низкого уровней должна проводиться отдельными коммутаторами.

Дальнейшее повышение помехоустойчивости может быть достигнуто обработкой суммы сигнала с помехой, имеющей случайный характер, в аналоговом или цифровом виде. Наиболее часто встречающиеся виды обработки – фильтрация и накопление сигналов, в течение которого происходит усреднение.