Требования к электропитанию вибропреобразователей

В вибропреобразователях со встроенным предусилителем типа ICP электропитание и передача сигнала осуществляется по двухпроводной линии связи. Устройство питания должно обеспечивать питание предусилителя типа ICP постоянным током 2…20 мА при напряжении питания 15…30 В и подключение вибропреобразователя к регистрирующей аппаратуре через разделительный конденсатор емкостью ≥10 мкФ × 35 В для отделения полезного сигнала от постоянной составляющей напряжением 8…13 В. В качестве источника тока в состав устройства питания должен входить токостабилизирующий диод, например J511. Величина тока питания зависит от длины соединительного кабеля (емкостной нагрузки) и условий эксплуатации вибропреобразователя. При температуре окружающей среды t >100°C, когда важен фактор теплового рассеяния, оказывающий влияние на коэффициент передачи усилителя, ток питания не должен превышать 6 мА.

Требования к электропитанию вибропреобразователей со встроенной электроникой

Если в регистрирующей аппаратуре отсутствует устройство питания, отвечающее выше перечисленным требованиям, подключение вибропреобразователей к регистрирующей аппаратуре следует производить через блок питания или переходные коробки. Применение переходных коробок снижает влияние переходных процессов при переключении каналов на результат измерения в низкочастотной области. Для использования других схем питания вибропреобразователей со встроенной электроникой требуется консультация с изготовителем.

Требования к соединительным кабелям

Монтаж соединительного кабеля — один из наиболее важных аспектов установки вибропреобразователя на объекте контроля. Особое внимание необходимо уделять трем основным моментам: длине кабеля, выбору направления монтажа и заземлению.

Длина кабеля (емкостная нагрузка)

Наличие соединительного кабеля (емкостной нагрузки) на выходе предусилителя вибропреобразователя ограничивает значение амплитуды выходного сигнала напряжения в области высоких частот при применении длинных соединительных кабелей.

Для работы вибропреобразователя в заданном амплитудном диапазоне устройство питания должно обеспечивать постоянный ток питания, величина которого определяется зависимостью:

IП ≥ 2π·U·f·CO·L, где
U — размах выходного сигнала, В;
f — максимальное значение частоты в диапазоне рабочих частот, Гц;

CO — емкость погонного метра соединительного кабеля, пФ/м;

L — длина соединительного кабеля, м;

Например, при размахе сигнала напряжения U = 10 В, в диапазоне частот до 10 кГц, емкости погонного метра кабеля CO = 100 пФ/м и длине L = 100 м ток питания IП должен быть не менее 6 мА.

Выбор направления монтажа кабеля и электромагнитные помехи

Портативные радиостанции, шины питания и даже электростатические искровые разряды могут вызвать сигнал помехи. Правильно выбранное направление монтажа кабеля позволит минимизировать сигнал помехи. Соединительные кабели не должны проходить вдоль шин питания переменного тока. Кабели должны пересекать шины питания переменного тока под прямым углом. Кроме того, кабели следует направлять в противоположную сторону от радиопередающих устройств, двигателей, генераторов и трансформаторов.

Заземление кабеля и паразитные контуры с замыканием через землю)

Для исключения сигналов помехи, обусловленной протекающими через шины заземления объектов контроля и регистрирующей аппаратуры паразитными токами, необходимо уделять особое внимание заземлению кабеля в зависимости от схемы подключения вибропреобразователя к регистрирующей аппаратуре.

Паразитный контур в результате неправильного заземления

Паразитный контур с замыканием через шину заземления возникает, когда общая шина «вибропреобразователь — регистрирующая аппаратура» заземлена в двух местах с различными электрическими потенциалами.

В условиях возможного возникновения паразитных контуров рекомендуется применять вибропреобразователи с внешней электрической изоляцией корпуса (например АР2019 или АР2031) или использовать изолирующие шпильки — AH01005.

В вибропреобразователях с чувствительным элементом и встроенным усилителем, электрически изолированными от корпуса, возникновение паразитных контуров не происходит (АР28, АР35 (с металлорукавом или без него).

В схеме подключения вибропреобразователей АР28, АР35 (без металлорукава), используется 2-х проводной соединительный кабель с экраном. Экран служит для защиты вибропреобразователя от электростатических и электромагнитных помех. Экран следует заземлять лишь в одном месте, обычно на корпусе датчика. К уменьшению высокочастотной помехи приводит также установка между экраном и регистрирующей аппаратурой конденсатора емкостью ≈ 0,01 мкФ × 200 В.

Многопроводная схема подключения с защитным экраном

В условиях воздействия электромагнитных помех высокого уровня (например, от радиопередатчиков, электростатического разряда, искрения) целесообразно использовать вибропреобразователи АР28, АР35, с металлорукавом в качестве второго наружного защитного экрана. Наружный защитный экран электрически соединен с корпусом вибропреобразователя. Внутренний экран, электрически изолированный от наружного, соединен с корпусом регистрирующей аппаратуры.

Аналогично схеме подключения вибропреобразователя с одним защитным экраном рекомендуется устанавливать конденсатор емкостью 0,01 мкФ × 200 В между внутренним и наружным экранами.

Многопроводная схема подключения с двумя защитными экранами