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温度测量双绞/屏蔽应用实例电磁干扰

更新时间:2014-11-14      点击次数:1852

双绞/屏蔽应用实例

电磁干扰

在去年夏天炎热的,费城郊外的一家制造工厂里, 暖通空调安装人员正在准备测量他们所安装的设备的制 冷。 他们将一只热电偶探头插入一根崭新空调风管 中,这是*重新设计的制冷系统的一部分,该系统将 使工厂闷热的环境成为历史。

暖通空调工作组期待着仪表读数远远低于90ºF的环境温 度。但他们却得到了超出预计的数值。温度仪表的LED 闪烁着999.9的数字。

“肯定不对,”工作组中的一名新员工盯着温度仪表 大喊到。一名经验更丰富的同事却没有如此疑惑。他很 快发现热电偶线通路太靠近空调压缩机电机了。温度仪 表不只是读取了探头感应到的热量。由于压缩机冲击未 屏蔽的热电偶线造成了电磁干扰,所以仪表会处于混乱 状态。

大多数电机会产生这样的电磁干扰(EMI)或噪声,称为 射频干扰(RFI)。许多其它电气装置也或多或少地产生电 磁干扰。在家里,电磁干扰源包括变光开关(产生起警 告作用的嗡嗡声)、屋顶风扇、电动跑步机一类运动器 械和微波炉。(早期微波炉的电磁干扰泄漏对装有心脏 起搏器的人构成危险,但当今政府对泄漏的严格限制以 及已成为心脏起搏器标准的屏蔽导线大大降低了这种担 忧。)

在工厂车间中,点焊机、弧焊机和感应焊机一类产生火 花的机械会产生严重的电磁干扰,计算机数控(CNC)车 床和铣床、由大电机驱动的其它设备、高亮度灯、继电 器和对讲机也会产生严重的电磁干扰。于*的 手机,它所发射的低等级能量可能不会影响费城工厂中 使用的那一类热监测系统。

 

可阻止该工厂中仪表谬误读数的是双绞/屏蔽热电偶线或 电缆 – 它们是抗电磁干扰的有效的线材。

“屏蔽双绞线是一个良好的开端,因为温度仪表中的导 线如果不加以,会起到天线的作用,”OMEGA工 程部长期负责电磁干扰问题的Frank Welsh说。 “热电偶探头设计用于感应温度,而不是电磁辐射。问 题出在热电偶电路会收集无关的信息,或者噪声,并将 其传送给仪表。”

在新泽西州布里奇波特市的OMEGA制造工厂,Welsh 负责管理消声室,这是一个非常安静的厚壁实验室,墙 壁上覆盖着成千上万块尖角泡沫隔音板。隔音板吸收电 磁波,使技术人员能够严格地控制Omega制造的温度仪 表、压力传感器和其它装置的测试。

布里奇波特工厂也是OMEGA生产双绞/屏蔽热电偶线的 地方 – 产量比其它任何工厂都大。通过屏蔽,热电偶线 起天线作用的地方缩小到一个小点,是探头。在 情况下甚探头也需要屏蔽,虽然很可能会以将读数时 间从几毫秒延长到几秒为代价。根据OMEGA专家的观 点,在传感装置上使用双绞/屏蔽热电偶线可将电磁干扰 降低500到1000倍,几乎能解决大多数应用中的问题。

“无论是用作措施还是解决已知噪声问题,双绞/ 屏蔽线都代表着一种经济型现场安装解决方案,”布里 奇波特工厂副总裁和工厂Jim Ferguson说。在接 到传感器的导线长于几英尺时,以及较大的电机有干 扰传感器读数的威胁时,OMEGA使用双绞/屏蔽 线。“我们工厂的探头组件中使用的导线都是我们自 己生产的,因此您可以相信我们在遵守高的标 准,”Ferguson补充道。

OMEGA的标准双绞/屏蔽热电偶线由PVC绝缘的、带 ANSI或IEC色标的线芯组成,线芯与镀锡铜排扰线绞 合在一起,再用镀铝聚酯带缠绕。缠绕层上再覆盖一层 PVC。镀铝聚酯带和排扰线用于阻止电磁干扰,PVC用 于防潮、防化学腐蚀、抗磨损、抗紫外线。有些制造商 只用聚乙烯进行绝缘,OMEGA还提供用于应用的聚 四氟乙烯绝缘。为达到耐用性和柔软性,可采用不 锈钢和镀锡铜编织屏蔽层,用镀锡铜电屏蔽。 长度范围从25英尺的方便线轴到10000英尺。

“制造电缆时,我们非常注重细节,”负责OMEGA元件 制造分部OEM销售的Robert Lesutis说:“我们在绞合 时将地线加在线芯之间的空隙中。我们的电缆制造是独 一无二的,因为将地线与线芯绞在一起,而非只将其附 在线芯面上。”

OMEGA还制造、储存和供应在探头和仪器连接处屏蔽 电气噪声的产品,包括HGKMQSS系列低噪声热电 偶探头和高温标准连接器HFSTW-K-M,该连接器 抑制电磁干扰的锌铁氧体芯。公司还生产标准GST和微 型GMP低噪声连接器,可方便地线与探头和延长线的 连接。

对双绞/屏蔽线的大需求可能来自使用大型自动化设备 的制造商,如计算机芯片制造商或设备生产 商。这些操作需要稳定地反馈实时数据,它们也会产生 很高的电磁干扰等级。过去主要在实验室中收集制造数 据,这是从电磁方面讲相对安静的环境。但现在,对于 那些能够噪声的能干之人来说,工厂车间本身可 以成为一间充满信息的实验室。

用双绞/屏蔽线的传感器在航天应用中也很普遍,在 这类应用中,持续暴露于电磁干扰是标准状态。例如: 在空间探索和卫星通信中,如果这些应用所需的、


灵敏电子装置没有电磁 干扰屏障,宇宙射线( *频率的电磁波)将 会肆虐。

电流信号相对较抗电磁 干扰,与电压信号相比, 电流信号可以传输很长 的距离。因此,对于噪 声很大的应用,可以选 择在恶劣的环境中从电 压转为电流,例如使用 双绞/屏蔽线结合信号 调节器,如OMEGA的 iDRN/iDRX系列变送 器中的一种,安装在 35 mm DIN导轨上。该系列中的所有型号的设计都可直 接与各种传感器一起工作,而且一般不需要额外元件。

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