Измерение высоковольтного напряжения емкостным датчиком, непонятные забросы напряжения Опции

[msn]

Необходимо измерять форму напряжения во вторичной цепи зажигания автомобиля (высоковольтные (ВВ) импульсы с амплитудой пробоя искры до 20 КВ, амплитудой горения искры около 2 КВ и длительностью 1-3 мс). Снятие формы вторичного напряжения основано на наличии паразитной емкостной связи, возникающей между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика.



Для устранения искажения формы сигнала диф. цепочкой (паразитная емкость) используется компенсационная емкость (неполярный конденсатор между центральной жилой и экраном кабеля) образующая емкостной делитель.

Эталонная форма импульса вторичного напряжения выглядит следующим образом:



При снятии осциллограмм возникает непонятный эффект следующий сразу после пробоя искрового промежутка и проявляющийся в подбрасывании изолинии (подбросы могут быть как нескольких подряд идущих импульсов так и через 3-5 импульсов).



Причину возникновения заброса пока не могу понять, но его выделанная форма очень напоминает разряд емкости.

Практически удалось определить что уменьшить этот эффект можно двумя способами:

1. Практически полным экранированием датчика, как тут, что очень дорого в производстве

2. Либо покрыть поверхность емкостной пластины (достаточно только со стороны ВВ провода) солидолом / литолом или теромоклеем.



На графике красного цвета сигнал снятый датчиком с литолом, а на графике синего цвета без литола. Оба датчика имею одинаковую конструкцию и находятся рядом на одном и том же ВВ проводе (специально нашел провод на котором этот эффект очень заметен). Причем если вообще не использовать корпус датчика, а просто притулить пятачок к ВВ проводу, то на пятачке с литолом забросов так же не будет, а без литола будут.

По одной из теорий причиной заброса может быть то, что ВВ провода (старые) имеют микротрещины изоляции, а из-за большой напряженности поля происходит разряд, который ловится датчиком.

Может, кто сталкивался с подобным явлением, и при возможности может прояснить причину этого эффекта, возможные способы его устранения. Для себя хочу выяснить, почему литол полностью устраняет этот эффект, а колпачок датчика из капролона в котором находится пятачок не устраняет.

Спасибо.

[SNGNL]

Пробовал такие датчиками:

Результат тот же.

С учетом дополнительной информации, рискну предположить следующее: причиной нестабильности могут быть заряды, накапливающиеся на близлежащей поверхности ВВ кабеля под действием ВВ импульсов. Эти заряды может затягивать под обкладку датчика (зависит от поверхностной проводимости), что и вызывает данный эффект.
Дополните эксперимент следующим: с обеих сторон от обкладки датчика (можно использовать Ваш экспромт датчик, только с хорошей изоляцией. Например, тефлоновой пленкой. У пятачка, IMHO, площадь маловата) наложите на поверхность ВВ кабеля кольца-скрутки из монтажного провода без изоляции. Скрутки соедините с оплеткой измерительного кабеля. Смысл дополнения в том, что поверхностные заряды будут стекать на оплетку.

[msn]

Спасибо!

С учетом дополнительной информации, рискну предположить следующее: причиной нестабильности могут быть заряды, накапливающиеся на близлежащей поверхности ВВ кабеля под действием ВВ импульсов. Эти заряды может затягивать под обкладку датчика (зависит от поверхностной проводимости), что и вызывает данный эффект.

Перечитал курс физики
И так же считаю это наиболее вероятным вариантов.
Фактически существует два источника заряда:
1. Токопроводящая жила ВВ провода, она же одна из обкладок конденсатора
2. Заряды, накапливающиеся на изоляции ВВ провода, которые не пробивают капролоновый корпус датчика, а изменяют напряженность внутри диэлектрика, дополнительно поляризуя его.
А солидол, другая смазка или термоклей с длинными молекулами возможно плохо поляризуются.

Проверял наличие забросов, вообще не дотрагиваясь до ВВ провода, забросы бывают реже, но без литола все равно большой амплитуды.

Дополните эксперимент следующим: с обеих сторон от обкладки датчика (можно использовать Ваш экспромт датчик, только с хорошей изоляцией. Например, тефлоновой пленкой. У пятачка, IMHO, площадь маловата) наложите на поверхность ВВ кабеля кольца-скрутки из монтажного провода без изоляции. Скрутки соедините с оплеткой измерительного кабеля. Смысл дополнения в том, что поверхностные заряды будут стекать на оплетку.

Проверил.
Обмотал ВВ провод фольгой до и после пяточка, фольгу соединил с экраном кабеля (фактически экранирование датчика), который заземлен через измерительный блок. Забросы стали меньше и даже изменили знак – начали появляется не значительные забросы в низ. В темноте видно небольшие искры бьющие из фольги на ВВ проводе в экран кабеля (для исследования специально взял такой плохой ВВ провод).

[gte]

Спасибо!

Перечитал курс физики
А солидол, другая смазка или термоклей с длинными молекулами возможно плохо поляризуются.

Причина не в поляризации.
Упакуйте измерительный электрод в силиконовый герметик (для начала можно использовать автогерметик, лучше "Гермесил", Данков). При этом, поверхность обращенная к кабелю должна быть по радиусу. При измерении необходимо обеспечить плотный прижим, возможно и тонкий слой смазки на поверхности датчика силиконовой жидкостью перед зажимом. По краям площадки датчика силиконовый компаунд-изолятор должен быть на расстояние заведомо больше зазора между электродом и центральной жилой высоковольтного провода. Т.е. при зажиме датчика силиконовая изоляция будет сжиматься и обеспечивать плотный безвоздушный контакт, а фиксированный зазор будет обеспечиваться Вашим внешним капролоновым корпусом датчика (прижим до упора во внешний корпус).
Выбросы, которые Вы видите при начальной конструкции, должны иметь определенную частоту и она будет зависеть от зазора (прижима).