Приложение D (справочное). Методы уменьшения помех

Приложение D
(справочное)

Методы уменьшения помех

D.1 Ограничение частотного диапазона

Идея данного метода состоит в том, что частотный спектр внешних помех не имеет постоянного характера, подобного представленному на рисунке 1 спектру ЧР импульсов.

Чтобы уменьшить влияние таких помех на измерительные цепи, могут быть использованы узкополосные (5.4) системы с полосой пропускания от 9 кГц до 30 кГц. Перемещая центральную частоту между помехами наибольшей амплитуды, влияние помех можно значительно ослабить. Измерительное устройство может быть подобрано к условиям испытания.

D.2 Маскировка фазовых диаграмм

Стабильные фазные помехи могут быть устранены путем исключения их, что иллюстрируется рисунками D.1 и D.2. Это может быть достигнуто электронными средствами путем блокировки измерительного канала на предварительно определенных фазовых окнах. Необходимо понимать, что таким образом маскируется как сигнал помехи, так и полезный сигнал ЧР, а исключенные данные безвозвратно теряются.

Рисунок D.1 - Диаграмма без маскировки	Рисунок D.2 - Диаграмма с маскировкой

D.3 Маскировка путем переключения на сигнал шума

При данном способе измерительная схема должна быть укомплектована по крайней мере двумя входными каналами: кроме измерительного необходим второй, работающий в режиме стробирования. При пропускании сигнала вторым каналом, настроенным точно на источники помех, первый канал в течение этого периода не работает.

D.4 Определение шума измерением времени распространения сигнала

Импульс частичного разряда распространяется, как волна, через испытуемый объект и кабели. Поэтому данный импульс оказывается в различных местах в различное время. При установке двух соединительных ЧР устройств в различных местах может быть зафиксировано направление распространения импульса. Внешние ЧР сигналы, равно как и внешние помехи, таким образом могут быть отделены от ЧР сигналов испытуемого объекта. Если внешние помехи интегрируются в испытуемый объект, они и расшифровываются как ЧР испытуемого объекта.

D.5 Двухканальный дифференциальный метод

Если внешние сигналы и сигнал ЧР в изоляции проходят через испытуемый объект и соединительное устройство, они могут быть измерены в двух местах.

Очевидно, падение напряжения на обоих измерительных сопротивлениях имеют одну и ту же полярность от внешних источников и противоположную - от ЧР в испытуемом объекте, как показано на рисунке D.3.

Возможны два варианта присоединения измерительного устройства к низковольтным соединительным устройствам.

Первый предполагает измерительное устройство с двумя входами, каждый для своего соединительного устройства, измеряющего соответствующее падение напряжения. С учетом полярности, внешние сигналы могут со временем исчезать.

Рисунок D.3 - Импульсные токи по измерительным цепям

Второй способ состоит в присоединении измерительного устройства к верхним выводам соединительных сопротивлений. Если принять одинаковыми измерительные сопротивления и отсутствие фазового сдвига токов через две цепи, измеренная разность напряжений для измеренных внешних сигналов и помех равна нулю, а для ЧР для испытуемого объекта равна двойной.

D.6 Подавление незатухающих сигналов цифровыми фильтрами

Незатухающие сигналы шума в данном контексте представляют собой узкополосные сигналы синусоидальной формы, например несущие частоты радиостанций. Мощным методом подавления таких сигналов является установка цифровых фильтров высокого порядка, настроенных на те полосы частот, в которых замечены сигналы помех. Такие фильтры применяются с цифровыми измерительными устройствами в виде встроенных в них алгоритмов. По сравнению с узкополосными измерительными системами, описанными в Приложении D.1, преимущество систем с цифровыми фильтрами состоит в большей мощности измеряемого в обмотке ЧР сигнала, а следовательно в более высоком соотношении сигнал - шум. Кроме того, сохраняется информация о полярности импульсов.

Чтобы нивелировать нежелательные сигналы, необходимо знать их частоту. Поэтому данный метод требует частотного анализа сигналов. Определение коэффициентов фильтра основано на анализе области шума в частотном диапазоне, позволяющем зафиксировать и оценить количественно эти частоты и в последующем снизить шум. Таким образом, оптимальные параметры фильтра зависят от оборудования, с которым проводятся испытания на ЧР

Измеренные в испытаниях сигналы ЧР впоследствии обрабатываются с учетом соответствующих характеристик фильтра.

D.7 Подавление шума методами обработки сигналов

Импульсный шум на производстве может быть обусловлен рядом факторов, например коронным разрядом (ЧР вне испытуемого объекта) или импульсами от электронных устройств, таких как возбудители.

Уменьшение импульсного шума может быть достигнуто на основе анализа формы импульсов. В действительности форма импульсов ЧР и помех различна, соответственно отличается и частотный спектр в зависимости от природы источника импульсов и передаточной характеристики звена передачи сигнала от источника к чувствительному элементу. Например, импульсы от возбудителя содержат более низкие частоты, чем импульсы ЧР изоляционной системы.

Такой подход требует оборудования, способного зафиксировать форму любого одиночного ЧР (обеспечение подходящей полосы пропускания, быстродействие и память, способность фиксировать импульсы в условиях переключений с малым временем задержки), а также адекватного программного обеспечения. Для уменьшения влияния постоянного дополнительного шума амплитудно-частотная характеристика детектора должна соответствовать подходящим фильтрам.

Классифицируя каждый измеренный импульс в соответствии с некоторыми его характерными параметрами, например шириной, формой, характеристиками затухания и т.п., возможно отделить ЧР импульсы в испытуемом объекте от посторонних и отнести каждый импульс к определенно расположенному источнику ЧР. Такая классификация может в дальнейшем обеспечить эффективный анализ каждого источника ЧР, например для выявления тенденций его развития.

В общем случае процедура отделения ЧР импульсов от шума может состоять в следующем:

- запись достаточно большого числа импульсов;

- выявление для каждого записанного импульса характерных черт, позволяющих заметить разницу между ЧР и внешними импульсами;

- разделение подобных импульсов по группам;

- получение для каждой группы фазовой ЧР диаграммы;

- отбрасывание импульсов, которые позволяют однозначно ассоциировать фазовые диаграммы ЧР с шумом; данная процедура может проводиться автоматически или усилиями опытного специалиста.

На рисунках D.4 и D.5 представлено два примера классификации импульсов в соответствии с их эквивалентным временем Т и шириной полосы W. Определение данных параметров содержится в стандартной литературе по телекоммуникации.

Рисунок D.4 - Пример шумоподавления

Рисунок D.5 - Пример выделения перекрестных помех