基于電子衡器的干擾分析

張建宇

摘 要：文中基于電子衡器的干擾問題，分析了電子衡器的干擾特點(diǎn)，接著主要從稱重傳感器的接地和信號電纜的屏蔽和接地2個方向提出了電子衡器的干擾的措施改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電子衡器；干擾；稱重傳感器；信號電纜；屏蔽

1 電子衡器的干擾分析

因?yàn)榇蠖鄶?shù)的電子衡器在比較復(fù)雜、惡劣的環(huán)境條件下，它的儀表系統(tǒng)大部分時(shí)候會受到一些不利因素的干擾，如：電磁輻射、噪音、靜電感應(yīng)、雷電效應(yīng)、地電位不平衡等。以上不利因素會以串模和共模干擾方式（即耦合方式），通過耦合通道進(jìn)入到測量系統(tǒng)，這樣就影響了信號反饋，使得測量的結(jié)果出現(xiàn)偏差，也就在一定程度上降低了儀表系統(tǒng)的精確度和靈敏度了，情況嚴(yán)重的可能導(dǎo)致儀表系統(tǒng)的癱瘓，無法正常工作。所以需要針對這種情況采取一定的抗干擾措施，有效控制以上不利因素帶來的影響，將干擾的影響和危害盡可能降到最低，使得電子衡器的儀表系統(tǒng)維持靈敏、精確可靠的穩(wěn)定狀態(tài)。干擾源是造成工業(yè)環(huán)境中耦合通道干擾的源頭，干擾源種類繁多，且原因和途徑也是各種各樣的，有的干擾是單獨(dú)的因素引起的，有的是幾種原因共同引起的。電子衡器所在的環(huán)境存在著交織變化的各種頻率、幅值不同的電磁場，較強(qiáng)烈的甚至?xí)x表系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。大地表面被認(rèn)為是理想的零電位，但是這個并非絕對，因?yàn)楹芏嘟拥匮b置和建筑物的避雷裝置接地等，都會對地面電位造成很大的影響，使其隨時(shí)發(fā)生變化。所以，若沒有對電子衡器的接地裝置進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置，接地導(dǎo)線很可能就會引入干擾。

2 電子衡器的干擾的措施改進(jìn)

干擾源是干擾形成的直接原因，對干擾源進(jìn)行抑制是抗干擾的基本原則。干擾源產(chǎn)生的噪音經(jīng)由一定的耦合通道，影響儀表系統(tǒng)正常功能。為了使得這些干擾的影響降低或消除，相關(guān)人員在進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)時(shí)就要將抗干擾性考慮其中，當(dāng)然同樣很重要的是將干擾源找出并且采取相應(yīng)的抗干擾措施。為了使干擾的傳播和耦合得到抑制，通常采取的抗干擾方式有：將信號導(dǎo)線扭絞、屏蔽、接地、平衡、濾波和隔離等。其中屏蔽分為靜電屏蔽和磁場屏蔽，以下主要介紹屏蔽和相應(yīng)措施。雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了很多先進(jìn)的儀表技術(shù)，可以通過多種措施來抑制干擾，但是對于大部分的干擾信號，比較有效的抑制方式就是屏蔽和屏蔽接地技術(shù)，特別是變化頻率與稱重信號一致的干擾信號，通過儀表技術(shù)是沒有辦法控制的，需要采取雙層屏蔽等強(qiáng)化屏蔽措施來抑制干擾。

2.1 稱重傳感器的接地

稱重傳感器除了可以采取浮地的接地方式，還可以采取其表面接地螺釘連接接地樁的方式，可以根據(jù)具體情況來考慮。若沒有接地導(dǎo)線帶來的干擾，通常不用添加絕緣墊在電子衡器、傳感器、安裝底座之間，直接連接在電子衡器的地腳螺釘或者預(yù)埋鐵板上。添加專用接地樁在傳感器和大地之間，且可靠連接傳感器表層，可以抑制共模干擾。傳感器與大地恰當(dāng)?shù)倪B接，不僅能使地電位變化引起的共模干擾得到有效抑制，還能使電磁場、靜電感應(yīng)等引起的橋路網(wǎng)絡(luò)上的干擾信號消除，這是因?yàn)閭鞲衅鞅韺佑衅帘喂δ?，對傳感器?yīng)變片的電子線路有保護(hù)作用。

2.2 信號電纜的屏蔽和接地

有線傳輸是儀表系統(tǒng)中的信號傳輸應(yīng)用最為廣泛的方式，其大部分情況下是電壓傳輸。因?yàn)樾盘柧€輸出的電壓信號比較弱，通常是mV級的電壓，而且傳輸?shù)椒Q重儀表需要一定的距離。所以除了有用信號，經(jīng)常因?yàn)楦鞣N原因會有某些無關(guān)的電壓、電流，對稱重儀表造成干擾?？梢酝ㄟ^以下幾種措施，使信號傳輸過程中引入的干擾得到抑制。

⑴選擇屏蔽電纜作為信號電纜。在實(shí)際操作中，經(jīng)常將屏蔽層在傳感器處或儀表處單端接地。

⑵信號電纜與動力線要分開。如果做不到信號電纜遠(yuǎn)離動力線，那么就只能將金屬防護(hù)管道包裹在電纜外層進(jìn)行隔離屏蔽。有一點(diǎn)要注意，在50赫茲工頻的磁場下，非磁性屏蔽體起不到屏蔽作用。這種情況下可以用鐵管套住信號線并讓鐵管與大地相連接。因?yàn)殍F管的磁阻比較小，鐵管內(nèi)部的磁場會比較弱，從而起到屏蔽的作用。

⑶電纜在外力作用下出現(xiàn)彎曲、震動等情況時(shí)，它絕緣層與屏蔽層某些部位會出現(xiàn)摩擦、空隙，導(dǎo)致因靜電效應(yīng)而產(chǎn)生的電荷運(yùn)動，接著通過電容和電磁耦合的方式引起干擾。這種情況下可使用同軸電纜。通常信號電纜屏蔽層的接地線路如下圖：

3 小結(jié)

電子衡器一般是指裝有電子裝置的衡器。因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護(hù)廣大消費(fèi)者的利益，所以為世界各國政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國家強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具。電子衡器是自動化稱重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要手段，對加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究都起到了重要作用。文中分析了電子衡器的干擾問題，具有一定的實(shí)際意義。

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