Имеется проблема.
Измеряется термо-ЭДС естественной термопары сверло-деталь в процессе сверления. Для этого к станку, через токосъёмник подключен предусилитель (рисунок 1), а на его выход – плата сбора данных. ЭДС измеряется между изолированной от станка деталью и сверлом. Если измеряется ЭДС стандартной термопары – то всё нормально, помехи в пределах нормы. Если же мерять на станке – помехи полностью забивают весь сигнал. Станок, усилитель и компьютер заземлены. ОУ в схеме - К140УД17А.
Помехи появляются даже если дотронуться замкнутыми накоротко щупами до станины. В чём может быть проблема?

Какого типа помеха? 50/150 Гц или что-то другое? Обязательно посмотрите осциллографом. От типа помехи принципиально может измениться способ борьбы

Хотел прикрепить скрины спектроанализатора, на забыл скопировать
Помеха широкополосная, забивает всю полосу пропускания АЦП. Самое гланое, непонятно откуда она. Ставить фильтры, судя по всему, бесполезно.

...к тому же в не зависимости от типа помехи данная схема имеет низкий коэффициент подавления синфазного сигнала, потому как для достаточного подавления требуется весьма точно согласовывать резисторы. соответственно, прикасаясь даже замкнутым входом к станку, вы просто усиливаете все наводки, которые есть на корпусе из-за дисбаланса усиления разных плеч. так что посмотрите в сторону готовых инструментальных усилителей (AD620, INA118) - там эта проблема решена практически на столько хорошо, на сколько это возможно.

но сначала проанализируйте характер помех/наводок

Может фильтры и помогут, но проще на батарейках с оптической (или другой какой) развязкой.

Тогда посоветуй изолирующие усилители на 500 кГц. Я что-то таких не видел.



А где их можно заказать по почте? В наших магазах такого нет ни в наличии, ни на заказ.

Вот ни за что не поверю, что температуру таких массивных объектов надо измерять с такой скоростью. А Ваш УД17 до какой частоты? Более того, если там у Вас температура с такой скоростью МЕНЯЕТСЯ, то очень сомнительно, что такой (термопарный) метод измерений будет давать температуру, а не цену на дрова в Антарктиде...
Но, видимо, ничего лучшего нет...
Есть, например, недорогие трансформаторные развязки от АД. Скорость Вас вполне устроить должна.
В простейшем случае предусилитель - преобразователь напряжение - частота - развязка - частота-напряжение (или счетчик, частотомер....). Или предусилитель-АЦП - развязка(чуть больше каналов)... У них еще есть новые штучки, через которые можно питание развязанное + данные в одном флаконе. Не помню точно названия и не пробовала.
Образцы шлют по почте легко.

Кроме температуры, ещё меняются и физические свойства режущей кромки (очаги диффузии, микросколы). Изменение идёт за наносекунды.



Сцылку, плиз.

http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,767...F0%255F,00.html
Выбирайте.
Вот, в частности -
http://www.analog.com/en/prod/0,2877,AD7401,00.html

Раз помеха широкополосная то либо самовозбуждение, либо по земляному контуру ловится эфир (радио, ВЧ помехи итп)

В Вашем случае в наличии рамочная антенна (сильно разнесены в пространстве провода на вход усилителя). Так что все ВЧ помехи усиливаются. Выходом может стать размещение токосъемника как можно ближе к самому месту сверления (хоть и не представляю, как это реализовать).
Дополнительным источником помех может быть токосъемник сверла, это же еще одна термопара с изменяющимися параметрами.

Я бы выкинул этот усилитель на УД17, толку от него все равно не много. И поставил бы s-d ADC типа AD779x В нем и усилитель и фильтр нормальный, и отвязать его гальванически, если понадобится очень просто. А простейший НЧ фильтр на входе по моему обязателен.

И эти изменения нужно как-то нетривиально обрабатывать- или их достаточно отфильтровать?

Они-то как как раз и несут большую часть информации, внося свой вклад в ТЭДС

Спасибо всем, кто не поленился ответить. Буду пробовать.

Наносекунды - это сотни мегагерц. Что там может меняться с такой скоростью? Чем ты собираешся это мерять? Токосьемник контактный? Там же будут доли милливольт на термопаре. Если надо термо ЭДС то я бы отфильтровывал все что выше 5Гц.

Если рассматривать систему режущая кромка - инструмент, то это, фактически, множество соединённых параллельно термопар. ЭДС некоторых меняется медленно, а некоторых (из-за изменения физических свойств) - быстро. Сейчас как раз уточняется как быстро и какой характер у этих изменений.
Да, токосъёмник пока контактный.

И как Вы эти наносекунды собираетесь "ловить" сугубо низкочастотным (да еще с учетом большого Кус) УД17??

Пока что методика измерений и обработки только разрабатывается. Есть ещё много неясностей. К тому же используется АЦП ЛА1,5-PCI, что тоже не лучший вариант.

... а что плохо?... недостаточная чувствительность - или мало подавление синфазной составляющей?...

Проблема Ваша сложна, на мой взгляд, чрезвычайно.
Помехи возникают по множеству причин: неконтакт в токосъёмнике, в системе сверло-деталь, наводки на сигнальные провода, и т.д. Не могу даже предположить, удастся ли измерить эту термо-ЭДС вообще. Поэтому, дам только общие рекомендации.
Для начала, нужно попытаться обеспечить минимальную длину и хорошую экранировку сигнальных проводов. Для этого дифф. усилитель нужно расположить как можно ближе к токосъёмнику и заготовке. Сигнальные провода должны быть скручены (витая пара), помещены в экран (желательно двойной), и идти по возможности вместе. После разделения их для подключения к заготовке и токосъёмнику, каждый из проводов также должен иметь свой экран, а их длина должна быть одинаковой.
Экран ни в коем случае не должен быть подключен к станку - только к опорной точке ("земле", reference) дифф. усилителя. Для Вашего ДУ это нижний вывод "правого" переменного резистора. Со станиной эту точку также нельзя соединять - только с платой дальнейшей обработки.
Интегральный инструментальный усилитель в такой системе почти обязателен. Придётся раздобыть.
Возможно, придётся делать входной дифф. усилитель с дифференциальным же выходом, для передачи усиленного сигнала на дифф. вход платы обработки.
На входе дифф. усилителя следует использовать, как уже и говорили, фильтр НЧ. О частотах в десятки-сотни кГц, по-моему, следует забыть (во всяком случае, сначала ограничьтесь, например, килогерцем).
ЗЫ. А какие заготовки сверлите-то? И чем? Если быстрорез - это одно, а если твёрдый сплав - совсем другое.
И как контактную разность потенциалов токосъёмника и контакта с заготовкой компенсировать собираетесь?
Во всяком случае, если хотите получить от кого-либо по-настоящему дельный совет, нужно описать задачу максимально подробно. Иначе будет гадание на кофейной гуще...

Хорош совет. Особенно для промышленного оборудования.
И что же Вы предлагаете делать дальше с битовым потоком, порождаемым AD7401?
Чтобы предлагать делать гальваническую развязку, нужно совершенно ясно представлять себе, зачем именно она нужна.

В этом деле, насколько я понимаю- главное, точно измерить, а передавать- вопрос второй. Вот с измерениями как раз, боюсь совсем непросто- как откалибровать эту самую естественную термопару? Или есть уверенность в её характеристике ЭДС- температура? Известен ли характер помех и погрешностей всех видов?