Il funzionamento su cavi lunghi può influenzare la risposta in frequenza e introdurre rumore e distorsione quando la corrente disponibile non è sufficiente a pilotare la capacità del cavo.
A differenza dei sistemi di uscita a carica, in cui il rumore del sistema è funzione della lunghezza del cavo, i sensori ICP® forniscono un'uscita ad alta tensione e bassa impedenza, adatta a pilotare cavi lunghi in ambienti difficili.
Sebbene non vi sia praticamente alcun aumento del rumore con i sensori ICP®, il carico capacitivo del cavo può distorcere o filtrare i segnali a più alta frequenza, a seconda della corrente di alimentazione e dell'impedenza di uscita del sensore.
Figura 12: Schema del cavo di prolunga lungo
In genere, questa distorsione del segnale non costituisce un problema per i test a bassa frequenza in un intervallo fino a 10.000 Hz. Tuttavia, in caso di vibrazioni, urti o test transitori a frequenza più elevata su cavi di lunghezza superiore a 30 m, esiste la possibilità di distorsione del segnale.
La frequenza massima che può essere trasmessa su una determinata lunghezza del cavo è una funzione della capacità del cavo e del rapporto tra la tensione di picco del segnale e la corrente disponibile dal condizionatore di segnale, secondo la formula
dove, fmax= frequenza massima (hertz)
C= capacità del cavo (picofarad)
V= picco massimo di uscita dal sensore (volt)
Ic= corrente costante dal condizionatore di segnale (mA)
109 = fattore di scala per equiparare le unità
Si noti che in questa equazione, 1 mA viene sottratto dalla corrente totale fornita al sensore (Ic). Questo viene fatto per compensare l'alimentazione dell'elettronica interna. Alcuni componenti elettronici speciali del sensore possono consumare più o meno corrente. Contattare il produttore per determinare la corrente di alimentazione corretta.
Quando si pilotano cavi lunghi, l'equazione precedente mostra che all'aumentare della lunghezza del cavo, del picco di tensione in uscita o della frequenza massima di interesse, sarà necessaria una maggiore corrente costante per pilotare il segnale.
Il nomografo riportato di seguito fornisce un metodo semplice e grafico per ottenere la capacità di frequenza massima prevista di un sistema di misura ICP®. L'ampiezza massima della tensione di picco del segnale, la capacità del cavo e la corrente costante fornita devono essere note o presunte.
Ad esempio, con un cavo di 30 m con una capacità di 30 pF/ft (98 pF/m), la capacità totale è di 3000 pF. Questo valore si trova lungo le linee diagonali della capacità del cavo. Supponendo che il sensore funzioni con un campo di uscita massimo di 5 volt e che il condizionatore di segnale a corrente costante sia impostato su 2 mA, il rapporto sull'asse verticale può essere calcolato pari a 5. L'intersezione tra la capacità totale del cavo e questo rapporto determina una frequenza massima di circa 10,2 kHz.
Il nomografo non indica se la risposta in ampiezza della frequenza in un punto è piatta, crescente o decrescente. Per motivi precauzionali, è buona norma aumentare la corrente costante (se possibile) al sensore (entro il suo limite massimo) in modo che la frequenza determinata dal nomografo sia circa 1,5-2 volte superiore alla frequenza massima di interesse.
Si noti che livelli di corrente più elevati esauriscono più rapidamente i condizionatori di segnale alimentati a batteria. Inoltre, la corrente non utilizzata dal cavo va direttamente ad alimentare l'elettronica interna e crea calore. Ciò può far sì che il sensore superi le specifiche di temperatura massima. Per questo motivo, non fornire una corrente eccessiva su brevi tratti di cavo o quando si eseguono test a temperature elevate.