Schützt das Vergraben eines Kabels es?

TL;DR: Bietet das Vergraben eines Kabels eine Abschirmung? Das heißt, ist ein abgeschirmtes Kabel in der Luft gleichwertig mit einem ungeschirmten Kabel, das ~ 6 Zoll im Boden vergraben ist?

Long: Ich bin Techniker an einer Universität. Ich habe keine formale Ausbildung in Elektrotechnik, aber eine meiner Aufgaben ist die Entwicklung eines Umweltüberwachungssystems für den Bereich. Analoge Spannungssensoren (Thermoelemente) werden von einem Gerät im Feld gelesen und das Signal wird ~100 m über flach vergrabene Kabel an einen Datenlogger weitergeleitet. Bei der Auswahl dieser Kabel war ich besorgt über den Spannungsabfall (da das Thermoelementsignal zunächst eine sehr niedrige Spannung ist) und die Kabelabschirmung (da es in der Umgebung Stromübertragungsleitungen gibt und die Wechselstromversorgung für den Datenlogger im selben Gehäusekasten ). Ich bat einen erfahreneren Techniker um Rat, und er teilte mir mit, dass er sich bei dieser Anwendung um beide Dinge kümmern würde.

Als ich mich jedoch diesbezüglich an den Projektmanager wandte, wurde mir gesagt, ich solle mir keine Sorgen über Spannungsabfall machen (kein Grund angegeben) und dass das Vergraben eines ungeschirmten Kabels "dasselbe wie das Abschirmen" sei. Ich kann ein ungeschirmtes Kabel bestellen und keine weitere Zeit mit dem Problem verbringen ... aber ich mache mir Sorgen, dass der Manager nur versucht, Geld zu sparen, und dass dies zurückkommen und uns beißen könnte (dh ich werde mehr erstellen für mich selbst arbeiten) in der Zukunft.

Ich bin auch generell neugierig. Hat er Recht, wenn er sagt, dass ein abgeschirmtes Kabel und ein nicht abgeschirmtes Kabel, das weniger als 6 Zoll im Boden vergraben ist, gleichwertig sind?

*Bearbeiten, um Details hinzuzufügen: Der Standort ist ein Kiefernwald mit gut durchlässigem (trockenem), überwiegend sandigem Boden. Ich habe nicht viel Erfahrung, um weiterzumachen, aber ich würde sagen, es ist ziemlich ruhig für EM. Es gibt eine Starkstromleitung ca. 200 m von den Thermoelementen entfernt und 120-V-Wechselstrom, der durch Verlängerungskabel im Freien läuft – die 120-V-Leitungen befinden sich am gleichen Ort und werden in einigen Fällen neben den TCs verlaufen.

** Zur Verdeutlichung bearbeiten: Ich mache mir keine Sorgen um den Spannungsabfall am Thermoelement selbst. Ich mache mir Sorgen um einen Abfall auf dem 100 m langen Kabel, das das Signal vom Thermoelement-Spannungsleser (ein Campbell Scientific AM16 / 32B-Multiplexer) zurück zum Datenlogger (ein Campbell CR1000) überträgt.

Welche Art von EMI-Umgebung ist Ihr Gebiet? Um Ihnen einige Beispiele zu nennen: Unter Wasser ist es ziemlich ruhig, in der Lichtbogenschweißerei ist es sehr laut. Sie haben das „ Umweltüberwachungssystem für das Feld “ erwähnt. Ist es buchstäblich ein landwirtschaftliches Feld?
Ich bin nicht erfahren genug, um es gut zu qualifizieren, aber ich werde ruhig sagen. Es ist ein bewirtschafteter Wald - 1 Hektar große Parzellen mit jeweils unterschiedlicher Baumdichte. Keine elektrische Aktivität innerhalb des Waldes außer der Wechselstromversorgung (120 V, 60 Hz), die in die Elektronikgehäuse führt (im Grunde ein großes Verlängerungskabel, das ~ 200 m von Stromleitungen am Straßenrand in den Wald führt).

Antworten (2)

Das liegt vor allem am Feuchtigkeitsgehalt.

Legen Sie ein ungeschirmtes Kabel in einige Zentimeter trockenen Sand und noch mehr Zentimeter trockenen Sand darunter, und es sieht im Hinblick auf elektrische Felder, die es möglicherweise erzeugt, weitgehend wie ein ungeschirmtes Kabel aus, das oberirdisch verlegt ist. Möglicherweise reduzieren dielektrische Verluste die Hochfrequenz-E-Feldwerte.

Magnetfelder werden kaum verringert.

Der Wassergehalt macht E-Feldern das Leben schwer und Salzwasser schirmt viel besser ab als Leitungswasser. Deshalb ist es so verdammt schwierig, Funkwellen unter Wasser zu benutzen. Die Durchdringung ist sehr schlecht, außer bei sehr niedrigen Frequenzen.

Ich habe die Frage bearbeitet, um mehr Standortdetails bereitzustellen. Im Grunde genommen klingt es so, als hätten wir das Worst-Case-Szenario für die Abschirmung durch den Boden. Gibt es eine Möglichkeit, das Kabel auf EM-Störungen zu testen? Ich nehme an, am einfachsten wäre es, das Signal von einem abgeschirmten im Vergleich zu einem ungeschirmten Kabel zu betrachten ... Angenommen, ich kann mir nur ein ungeschirmtes Kabel leisten, würde EMI nur als eine große Menge an Rauschen im Signal erscheinen?
Können Sie Ihre Sorgen deutlich machen? Wird diese EM von Ihrem Kabel erzeugt oder von Ihrem Kabel empfangen? Welche Signalbandbreite wünschen Sie?
Meine Sorge ist, dass mir mehrere Leute gesagt haben, dass Thermoelementsignale abgeschirmt werden müssen (z. B. @WhatRoughBeast unten), aber mein Chef will aus irgendeinem Grund kein abgeschirmtes Kabel, also wollte ich verstehen, was genau das Risiko ist, wie ernst es ist. und wie man das Problem erkennt, wenn es bei ungeschirmten Kabeln auftritt. Es ist ein DC-Signal, also glaube ich nicht, dass es eine Bandbreite hat ... richtig? Es gibt keine regelmäßige Welle, obwohl Schwankungen in der Temperatur, die von den Thermoelementen gemessen werden, wahrscheinlich stündlich sein werden, mit einem täglichen Zyklus. Das potentielle Problem wird EM empfangen, z. B. von den Wechselstromleitungen.
Wenn die Bandbreite wirklich niedrig ist, wie Sie sagen, sollte die Filterung die Rauschaufnahme entfernen, aber stellen Sie sicher, dass Ihr Eingangsverstärker geschützt ist, falls ein großer Fehler auftritt.
Danke für den tiefen Tauchgang hier! Eine letzte Klarstellungsfrage: In der Elektrotechnik. Lexikon, bezieht sich der Begriff "Signal" normalerweise nur auf den zyklischen Strom? Wenn ich zum Beispiel einen Sensor hätte, der eine einzelne Gleichspannung (z. B. 50 mV) ausgibt und sich nie ändert (vielleicht ein nutzloser Sensor, aber aus Gründen der Argumentation ...), wäre "Signal" immer noch ein angemessener Begriff, um sich darauf zu beziehen zu dieser Spannung? Und wenn ja, würde man sagen, dass dieses Signal immer noch eine "Bandbreite" hat?
Alles Nützliche hat Bandbreite. Wenn Ihr Signal eine Bandbreite von Null hätte, würde es nach Aktivierung des Sensors unendlich lange dauern, bis es seinen eingestellten Wert erreicht. Das Signal gilt für Strom und Spannung und nicht für eine Leistungswellenform - beachten Sie, dass ich es eine Wellenform nenne.

Spannungsabfall - kein Problem. Während TC-Spannungen niedrig sind, sind sie auch niederohmig, und TC-Konditionierer sind im Allgemeinen hochohmig, sodass es wenig Wirkung geben sollte.

Abschirmung - Ähm, das ist ein Problem. Oh je, ja. Ihre TC-Drähte fungieren als Antenne, und bei einer so langen Laufzeit würde ich alle Arten von Pickups erwarten. Zumindest würde ich mich für abgeschirmte Paare entscheiden, wobei die Abschirmung am Conditioner mit Masse verbunden ist. Ich würde auf keinen Fall auf die abschirmende Wirkung der Erde vertrauen, es sei denn, Sie arbeiten vielleicht in einem Sumpf. Dieser Artikel schlägt die Umstellung auf eine 4-20-mA-Stromschleife für Entfernungen über 150 Fuß vor. Wenn Sie kommerzielle TCs verwenden, sollten Sie sich auch ungeerdete Sensoren ansehen. Diese werden langsamer reagieren, aber in Gegenwart von Dingen wie Erdschleifen weniger Kummer bereiten.

Ich war mit dem Begriff "Conditioner" nicht vertraut, aber ich denke, unsere Multiplexer/Logger-Baugruppe erfüllt diese Rolle - der TC wird an hochohmigen Anschlüssen gelesen, mit einem Thermistor an diesen Anschlüssen, um eine Sperrschichttemperaturkompensation bereitzustellen. Ich kann Ihre Antwort falsch verstehen, aber ich habe die Frage bearbeitet, um den Punkt zu verdeutlichen: Das Thermoelement läuft nicht für ~ 100 m, die Spannung wird von einem Multiplexer bei ~ 30 m gelesen, dann wird das Signal ~ 100 m weitergeführt Kupferkabel. Ihr Punkt mit dem langen Kabel, das als Antenne fungiert, ist immer noch richtig, denke ich. Unsere TC's sind hausgemacht und ungeerdet.
Ich werde meinem Chef gegenüber die industriellen TC-Konditionierer erwähnen - je nach ihren Kosten sind sie möglicherweise eine bessere Methode zum Messen der TCs als unsere derzeitige Methode (mit einem CampbellSci-Multiplexer).
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