รู้หรือไม่สัญญาณรบกวนหรือ Noise ในการวัด Strain ด้วย Strain Gage มีกี่ประเภท?

รู้หรือไม่สัญญาณรบกวนหรือ Noise ในการวัด Strain ด้วย Strain Gage มีกี่ประเภท?

ท่านผู้อ่านที่เคยใช้งาน Strain Gage ส่วนมากเคยประสบปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่อาจส่งผลต่อพฤติกรรมของสัญญาณ รวมถึงความแม่นยำของค่า Strain ที่วัดได้ สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทได้แก่ สัญญาณรบกวนแบบ Electrostatic และสัญญาณรบกวนแบบ Electromagnetic ซึ่งสัญญาณรบกวนทั้ง 2 ประเภทนี้มีที่มา คุณลักษณะ และวิธีการแก้ไขที่แตกต่างกัน ในบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะแหล่งที่มาก่อน โดยคุณลักษณะ และวิธีการแก้ไขจะกล่าวถึงในตอนต่อๆ ไป

·แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า
     

    สายสัญญาณ หรือ Lead Wire คือช่องทางสำคัญที่สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าทั้ง 2 ประเภทจากสิ่งแวดล้อมสามารถเข้าสู่วงจร Strain Gage ได้ โดยกลไกหลักคือปรากฏการณ์เหนี่ยวนำทางไฟฟ้าจากอุปกรณ์แวดล้อมทั้งที่ทำหน้าที่ให้กำเนิด ใช้งาน หรือส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าล้วนแล้วแต่มีศักยภาพที่จะเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนทั้งสิ้น ยิ่งอุปกรณ์เหล่านั้นมีระดับของศักย์ไฟฟ้าสูงขึ้น หรือกินกระแสไฟฟ้ามากขึ้นเพียงใด หรือยิ่งอยู่ใกล้สายสัญญาณของ Strain Gage จะยิ่งสร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในระดับที่สูงยิ่งขึ้น และแหล่งกำเนิดส่วนใหญ่จะก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนทั้ง 2 ประเภทขึ้นพร้อมๆ กัน ด้านล่างคือตัวอย่างแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่พบได้ทั่วไป

สายไฟ AC Power ของเครื่องใช้ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องจักรที่มีชิ้นส่วนหมุน

หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์

•สัญญาณรบกวนแบบ Electrostatic

      เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่า Electrostatic Coupling หรือ Capacitive Coupling ที่สนามไฟฟ้า (Electric Field) จากประจุไฟฟ้าในอุปกรณ์แวดล้อมทำการเหนี่ยวนำให้เกิดประจุไฟฟ้าชนิดตรงกันข้ามขึ้นในสายสัญญาณ และหากสนามไฟฟ้าดังกล่าวเกิดการเปลี่ยนแปลงจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้าที่ทำให้ประจุไฟฟ้าในสายสัญญาณเกิดการเคลื่อนที่กลายเป็นกระแสไฟฟ้า ซึ่งความต่างศักย์หรือกระแสไฟฟ้าดังกล่าวคือสัญญาณรบกวนในวงจร Strain Gage นั่นเอง

รูปที่ 1. กลไกการเกิด Electrostatic Coupling หรือ Capacitive Coupling

•สัญญาณรบกวนแบบ Electromagnetic

   เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ หรือ Electromotive Force (e.m.f.) ในสายสัญญาณที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กรอบๆ สายสัญญาณ ลักษณะเดียวกันกับการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือ Generator นั่นเอง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำดังกล่าวคือสัญญาณรบกวนในวงจร Strain Gage

ผู้อ่านจะเห็นได้ว่าสัญญาณรบกวนทั้ง 2 ประเภท มีกลไกการเกิดเป็นปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่แตกต่างกัน จึงส่งผลให้วิธีการกำจัดสัญญาณรบกวนแต่ละประเภทแตกต่างกันไปด้วย ในตอนต่อไปเราจะมาพูดถึงแนวทางการจัดการปัญหาสัญญาณรบกวนกัน