CC BY
75
Формула (17) показывает какую долю от амплитуды АН колебаний инерционной массы составляет амплитуда внешней части 8 платформы.
Но в реальном изделии внешняя часть 8 платформы закреплена на объекте. Поэтому интерпретировать формулу (17) следует так - какая доля энергии измерительной колебательной системы, составленной из инерционной массы тн и жесткости К1, переходит в корпус. Но отбор энергии от колебательного звена - это снижение добротности звена, следовательно и точности измерений (см. доказательство выше). Заметим, что энергия колебательного звена пропорциональна квадрату амплитуды, поэтому рассматриваемое соотношение на уровне энергий будет квадратично.
При проектировании средств измерений на базе автоколебательной системы начальное значение амплитуды и частоты выбирают исходя из диапазона измерения, но формула (17) показывает, что выбранную начальную частоту следует реализовывать минимизируя тн. Эффективность упругой развязки будет тем выше, чем меньше жёсткость К9 связи между частями 6 и 8 платформы.
Список литературы:
1. Шарыгин Л.Н. Применение автоколебательной системы баланс - спираль для определения моментов инерции деталей // Изв. Вузов. Приборостроение. - 1971. - Т. XIV, № 9. - С. 86-89.
2. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -7-е изд. стер. - СПб.: Изд-во «Лань», 2009. - 672 с.
РАДИОЧАСТОТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОМЕХИ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ
© Шабалина Н.А.*
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург
В данной статье приводится обзор и систематизация видов и источников индустриальных электромагнитных помех, которые возникают на объектах промышленности при работе различных устройств и оказывают влияние на работу телекоммуникационного оборудования. Описаны основные механизмы возникновения электромагнитных помех.
Телекоммуникационное оборудование постоянно развивается, совершенствуется и усложняется. В связи с этим растут требования к частотным характеристикам, скоростям передачи в телекоммуникационных каналах.
* Аспирант кафедры Электронных систем. Научный руководитель: Шпенст В.А., профессор кафедры Электронных систем, доктор технических наук, профессор.
Источники индустриальных помех очень разнообразны. Это обусловлено тем, что работа любого электромагнитного устройства вызывает электромагнитное излучение. Помехи создаются энергетически и электротехническим оборудованием, высоковольтными линиями электропередачи, промышленным электрическим транспортом. Следует отметить, что источники электромагнитного излучения весьма произвольно и случайно распределены в пространстве. Их влияние тем сильнее, чем ближе они расположены к телекоммуникационному оборудованию.
С точки зрения проблем электромагнитной совместимости под внешними электромагнитными помехами понимаются излучения, генерируемые в широком диапазоне частот внешними по отношению к электротехническим устройствам и комплексам источниками самой разнообразной природы. В качестве таких источников могут выступать различные элементы электротехнических систем, генерирующие электромагнитные поля [1].
Из всего многообразия факторов или параметров, влияющих на ЭМС технических средств можно выделить основные и наиболее значимые:
- устойчивость к колебаниям напряжения (ГОСТ Р 51317.4.14-2000);
- устойчивость к электростатическим помехам (ГОСТ 513.17.4.2-99);
- устойчивость к излучаемым электромагнитным и радиочастотным помехам (ГОСТ Р 51317.4.3-99; ГОСТ Р 51317.4.1-2000 - стандарт применяется при установлении требований к электротехническим, электронным и радиоэлектронным изделиям, оборудованию и системам по устойчивости к электромагнитным помехам и соответствующих видов испытаний применительно к условиям электромагнитной обстановки при эксплуатации технических средств;
- устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями (ГОСТ Р 51317. 4.6-99);
- устойчивость к радиопомехам от электрического, светового и аналогичного оборудования (ГОСТ Р 51318.15-99);
- уровень электромагнитных помех (электромагнитная обстановка) (ГОСТ Р 51317.2.2-2000; ГОСТ Р 51317.2.5-2000);
- устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания (ГОСТ Р 51317.4.11-99).
Признаками прохождения радиопомех через антенну по наблюдаемому эффекту на выходе РПМ являются:
- полное пропадание помех на выходе при отсоединении антенны от РПМ и подключения вместо нее эквивалента антенны;
- изменение уровня помех синхронно с изменением направления антенны приемника-рецептора помех при неподвижной антенне источника помех;
- существенная зависимость уровня помех от типа используемой антенны или места ее расположения на объекте;
- значительное уменьшение уровня помех при полном или частичном экранировании раскрыва антенны.
Электромагнитные помехи, которые оказывают существенное влияние на электромагнитную обстановку в каналах связи делят, в первую очередь, по их спектральным характеристикам на узкополосные и широкополосные. К первым обычно относятся помехи от систем связи на несущей частоте, систем питания переменным током и т.п. Их отличительной особенностью является то, что характер изменения помехи во времени является синусоидальным или близок к нему. При этом спектр помехи близок к линейчатому (максимальный уровень - на основной частоте, пики меньшего уровня - на частотах гармоник). Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются [2]:
- шум, создаваемый в сети питания аппаратуры при работе импульсного блока питания;
- молниевые импульсы;
- импульсы, создаваемые при коммутационных операциях;
- ЭСР.
Среди всех вариантов влияния электромагнитных помех на аппаратуру связи можно выделить некоторые основные варианты:
1. Искажение сигналов во внешних информационных цепях:
а) действие индуктивных электромагнитных помех, наводящих кон-дуктивные помехи в информационных цепях;
б) наличие гальванической связи между подверженной влиянию цепью и источником внешних помех (кондуктивный механизм) (рис. 1).
Особенно опасны составляющие спектра помехи, лежащие в той же полосе частот, что и рабочие сигналы. Обычно такие составляющие беспрепятственно минуют входные фильтры и далее обрабатываются так же, как если бы они были полезными сигналами. В результате повышается число ошибок в канале передачи информации. В отдельных случаях может происходить даже физическое повреждение элементов сигнального тракта.
Сравнительно низкочастотные (до 10-20 МГц) составляющие помехи, лежащие вне рабочей полосы частот канала связи, обычно воздействуют на ближайшие к входам схемные элементы.
2. Искажение сигналов в антенных цепях. Электромагнитное поле помехи промышленной частоты вызывает в цепях антенны ЭДС помехи. Однако, как правило, амплитуды такого рода помех малы и не оказывают существенного влияния.
Рис. 1. Возникновение помех в линии связи: а) ЭДС помехи Еп создается под действием внешнего электромагнитного поля (индуктивный механизм); б) напряжение ип создается при протекании тока помехи 1п через общее для устройств 2 и 3 сопротивление заземления Ъ (кондуктивный механизм)
3. Помехи на входах питания радиоаппаратуры. Частоты помех могут меняться в очень широких пределах: от десятков герц до радиочастотных значений(при работе некоторых блоков питания).
4. Непосредственное влияние внешних электромагнитных индустриальных помех на внутренние цепи радиоаппаратуры. Этот случай возникает в случае отсутствия у прибора экранирующего корпуса либо в случае недостаточности защитных свойств этого корпуса.
5. Возникновение токов помех на металлических корпусах аппаратуры. Внешние паразитные электромагнитные поля наводят токи помех в экранирующих корпусах и экранах.
6. Помехи от промышленного электротранспорта. Помехи от электрического транспорта на переменном токе обычно представляют собой электрические и магнитные поля промышленной частоты с наложенными на них пачками импульсов, напоминающие коммутационные помехи. Эти поля создают наводки с аналогичными частотными характеристиками в цепях питания, заземления и обмена информацией. Источником полей промышленной частоты здесь служит переменный ток, потребляемый транспортом. Импульсные помехи возникают в моменты искрения контактов, резкого включения или выключения двигателя [3].
Помехи от различных источников могут быть схожими по своим частотным и импульсным характеристикам. Это объясняется тем, что механизмы генерации этих помех могут быть аналогичны. Таким образом, можно выделить базовый набор помех для того, чтобы обеспечить хорошую помехоустойчивость аппаратуры в реальной электромагнитной обстановке к конкретным видам помех, существующих именно на данных объектах промышленности.
Список литературы:
1. Белашов В.Ю., Чураев Р.Р. Оценка уровня коммутационных полевых помех, возбуждаемых токоограничителем // Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 2004. - № 1-2. - С. 59-70.
2. Электромагнитное загрязнение окружающей среды и здоровье населения России. - М.: Российская ассоциация общественного здоровья, 1997.
3. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем: учебн. пособие / Под ред. д.т.н., проф. М.А. Быхов-ского. - М.: Эко-Трендз, 2006. - 376 с.: ил.
