《测控仪器干扰源分析与抗干扰技术》
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摘 要：仪器及测控系统的优化性,往往会直观影响现代工业生产装置的平稳及安全化运行,系统的抗干扰能力同样也对整体系统的可靠运行密切相关.一般而言,干扰的存在会使具体测控仪器难以顺利运作,因而,为规避干扰对测控结论的消极影响,亟需对干扰进行恰当的屏蔽等.
关键词：测控仪器;抗干扰技术;探析
引言
“干扰”即指,在工程测量期间除去有用信号,受各类因素影响后产生的一些无关于被测信号的电流或电压.在实际测量期间,若未能优化处理这类干扰,就极易产生各类非客观性的测量结果,甚至还会出现测控仪器失误判断并发出错误指令的现象.基于此,有针对性地探究与研习测控仪器的抗干扰技术,积极提升其抗干扰性能非常重要.
一 干扰来源
(一)电磁感应
该项来源即就是磁耦合.具体是指联通信号源与仪表间的涉及导线,与仪表中的配线经由磁耦合在电路中产生干扰.譬如,功率较大的高压电网、变压器以及交流电机等,其就近区域会存在较强的交变磁场,当对应仪表闭合回路处于该变化的磁场中时,便会顺势产生感应电势.而该感应电动势相串联于有用信号时,并且信号源与仪表间的距离较远时,该项干扰情况就尤为突显.此时,有意识地把导线远离强用电设备与动力网,适时调整走线的趋向并减少导线的回路面积,可显著减少该电磁感应干扰.
(二)静电感应
处于相对关系中的两个物体,若其中一个发生电位变化,所产生的电容也会使另一物体出现电位变动.干扰源是经由电容性耦合在回路中产生干扰,其属于两电场互相作用后的产成结果.当对两根信号线及动力线进行平行敷设时,动力线与两根信号线之间的距离并不一致,实际分布的电容也并不相等,该状况下两根信号导线中会产生电位差,产生的干扰信号往往有几十毫伏或更大;而将信号线有机扭绞起来进行敷设,就会使电场在两信号线中产生的电位差极大地减小.其中,运用静电屏蔽方式,常会使干扰形成的感应电势减小至1＼100-1＼1000.
(三)附加热电势及化学电势
该方面主要是受差异化金属形成热电势与金属腐蚀等状况,并后续产生出的化学电势.当其处于电回路模式时便会产生干扰,该类干扰频繁以直流形式出现,往往在弹簧继电器或接线端子板等处易出现热电势.
(四)振动干扰
即指导线在磁场内运动时,会适时产生感应电动势,其会产生系列干扰信号,在振动环境当中,为有效减少振动干扰,常可将信号导线进行有机定固.
(五)差异化地电位的引入
在大地中,差异化的接地点内常会存在电位差,特别是在大功率用电设备的就近区域,当该类设备的绝缘性能较弱时,其中的电位差就會更大.在仪表使用过程中,基本都是在输入回路中存在不少于两个的接地点,该状况下就将差异化接地点内的电位差有机引入仪表中.该类地电位差时长会超过1-10V,其同时出现在两根信号导线中,以静电耦合的方式,可以在两输入端感应出对地的共同电压,从而通过共模干扰的形式呈现.该共模干扰并不直接与信号进行叠加,不会直观化影响仪表,但它常可基于测量系统产生对地泄漏电流,之后泄漏电流以电阻耦合直接作用于仪表,从而产生干扰.
(六)脉冲电压
通过继电器、开关及电机等负载产生的脉冲电压,不但可对模拟电路产生效用,还会对数字电路产生干扰.
二 关于接地抗干扰技术
各类仪器设备都不可缺少接地,具体的接地,即指将某点与一个等电位点或等电位面通过低电阻导线进行联结,从而构成一个基准电位.地线属于引入干扰的必要通道,在较大的测控系统中,常会涵括各种类别的测试仪器,由于差异类型的信号电路也应当存在异同性的地线,譬如,信号、信号源及负载地线等.在同一类信号电路中,往往具备一个共同的接地系统,但时常也应依据信号电路的不同,有机采取差异化的接地形式.
(一)串联单点接地
公共地线并不是理想化的纯导线,其存在一定的电阻,而即便导线的电阻很小,也会在电路间产生干扰,该方面常常会被民众所淡漠化.各电路接地电压都会受其它电路及电流的影响,运用该类接地方式期间,弱信号电路应置于最近处接地,而从抑制电阻耦合的维度观看,该类接地方式非常不可取.
(二)并联单点接地
该并联单点接地方式可有效规避电阻耦合干扰,由于各电路的接地电位仅与自身的电流有关,即并不受其它相关电路与电流的影响,所以,该类接地方式往往最适用于低频.
(三)多点接地
该方式更适宜于高频电路.地线系统是连接于机壳的扁粗金属导体或是机壳本身,也常会用导电条联结成网,或以一块金属网板作为地线.为降低电路地电位,每个电路的相应地线都应当进行有机缩短,以减少接地线阻抗.多点接地系统的优势特征较为显著,譬如电路构成简便、高频驻波现象出现频率较小等.而当进行多点接地之后,设备内部就会增加众多的地线回路,这些都会对低电平信号电路产生干扰影响.经由综合化考虑,一般进行对接地方式的选择时,对频率小于1MHz的情况有机选用一点接地方式,超出10MHz时,则应选用多点接地方式.而对处于既定区间内的情况,若选择一点接地,对应的地线长度需小于或等于波长的1＼20,反之,则选用多点接地方式.
三 屏蔽技术阐释
(一)电场屏蔽
干扰源所产生干扰是通过电压形式出现时,干扰源与测控仪器之间就实存容性电场耦合.以上相关境况下,电场屏蔽就是最高效的抗干扰手段.
(二)屏蔽连接
当屏蔽接地体中存在电荷泄放时,屏蔽体上将会有机产生涡流电磁场,并有机形成对屏蔽导体的电磁干扰.当测控仪器的信号源距仪器有一定的长度时,运用屏蔽电缆线便可将二者维系联结起来,从而形成一个完备的电屏蔽,后续可通过屏蔽所处点连接信号地便可极大减少干扰.
四 结束语
各方式在测控仪器中都具有特殊抑制效用,但多数是互存联系的,因此,就测控仪器抗干扰而言,可有机结合接地及屏蔽,以有效将干扰最大化降低.
参考文献：
[1]李冬.智能被动探测器干扰与抗干扰技术研究[D].2017.
[2]王邃.数字信号远距离传输的抗干扰技术研究[J].电子测试,2019（13）.
作者单位：浙江钛石纺织检测研究院有限公司
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测控技术与仪器和仪器分析引用文献:
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