继 PMT金属屏蔽层 的引申。这篇学习法拉第笼的“死敌”——地环路。
屏蔽电缆
除了前面所说 PMT 屏蔽层之外，其实很多传输信号的电缆线也是法拉第笼，更像是一条柔软的法拉第笼。例如探头上传感器连接到机柜的信号线，用的是同轴电缆或者屏蔽电缆
- 芯线 (Inner Conductor)： 传输信号。
- 编织屏蔽层 (Outer Conductor)： 就是那个法拉第笼。
- 外皮 (Jacket)： 绝缘保护。
只要这个编织层接地，外部的电磁干扰就会像水流过雨衣一样，沿着屏蔽层流走，保护里面的芯线信号。听起来很完美，对吧？但是……
噩梦的开始：地环路
场景假设： 你有一根信号线，连接着 探头 (在烟囱上) 和 分析仪 (在分析小屋里)。
- 探头端： 探头装在几十米高的钢制烟囱上。烟囱是巨大的金属导体，也是巨大的天线（接收雷电、静电）。烟囱的“地”通常很“脏”，电压可能比大地高出几伏特。
- 机柜端： 分析仪小屋有专门的接地桩，这里的“地”很干净（0V）。
错误操作： 如果是毫无经验的接线工，他会非常负责任地：
- 在探头端，把屏蔽层接在烟囱的金属壳上（接地）。
- 在机柜端，把屏蔽层接在机柜的汇流排上（接地）。
结果：
- 两点接地！
- 物理现象： 烟囱的地电位（比如 5V）和机柜的地电位（0V）之间有电势差。
- 后果： 你的信号线屏蔽层，现在变成了一根导线，连接了两个巨大的电源。强大的环路电流（可能高达几安培！）开始在你的屏蔽层里疯狂流动。
这就叫“地环路”。你的“法拉第笼”现在不仅不防干扰，反而自己变成了一个发热的、带强电流的电磁铁。这股电流通过互感，直接把巨大的 50Hz 嗡嗡声感应到里面的芯线上。
体现到数据上： 你的 CEMS 读数会在屏幕上剧烈跳动，或者叠加一个巨大的波浪线。
解决方案：单点接地 (Single-Point Grounding)
如何在硬件安装上解决这个问题？答案是：物理隔断。
黄金法则：对于低频信号屏蔽，屏蔽层只能在一端接地！
通常的做法是：
- 机柜端接地： 在分析仪这一侧，把屏蔽层剥开，牢牢接在干净的仪表地上（AGND）。
- 探头端悬空（浮空）： 在探头那一侧，屏蔽层剪断，做绝缘处理，绝不能碰到烟囱金属壳。
这样，屏蔽层依然是法拉第笼（电位是 0V），但回路被切断了，地电流流不过去。
为了防止探头壳体通过螺栓意外连接到烟囱的大地，我们在机械安装时，经常会用到绝缘法兰垫片和绝缘螺栓套管。
这也是为什么在看某些进口探头的安装图纸时，会发现它们要求在安装法兰中间加一层厚厚的四氟垫片，这不仅仅是为了密封，更是为了电气隔离，切断地环路。
小结
现在回头看 CEMS 系统，是不是感觉不一样了:
- PMT 屏蔽罩： 小法拉第笼，保护心脏。
- 同轴电缆： 长法拉第笼，保护血管。
- 单点接地： 防止笼子变成通电线圈。
- 绝缘法兰： 机械层面的“断路器”。