工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)電磁干擾分析與防護(hù)措施研究

高蘭玲

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國的工業(yè)化進(jìn)程逐步加快，大規(guī)模工業(yè)工程開始興起，超聲波檢測作為測試和檢驗(yàn)的主要手段，對工業(yè)的發(fā)展起到非常重要的作用。然而據(jù)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)運(yùn)行過程中，最常遇到的問題就是系統(tǒng)電磁的干擾現(xiàn)象，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)档蜋z測的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生較大的噪音污染，如何消除電磁干擾，保證信號(hào)的強(qiáng)度就成為了工業(yè)施工需要解決的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；超聲波檢測系統(tǒng)；電磁干擾；防護(hù)措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.048

工業(yè)無損檢測伴隨工業(yè)進(jìn)程的發(fā)展快速普及，與以往的檢測方法不同，無損檢驗(yàn)?zāi)茉聪纳伲_度高，且具有無輻射的特點(diǎn)，成為了很多工業(yè)企業(yè)改革創(chuàng)新好設(shè)備升級(jí)的新方向。

1 工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)的概述

我們生活中常見的超聲波檢測設(shè)備是便攜式的設(shè)施，而工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)使用的多為大型設(shè)備，它也是本文研究的方向。作為一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，超聲波檢測系統(tǒng)除了有一個(gè)核心的超聲子系統(tǒng)外，還需要電控、機(jī)械等的結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)注主設(shè)備與輔設(shè)備的連接，才能完成自動(dòng)檢測的目標(biāo)。

其中的核心部分超聲子系統(tǒng)可以劃分為多個(gè)不同的設(shè)備，包括信號(hào)攝取部分、轉(zhuǎn)換器、顯示傳輸設(shè)備以及控制設(shè)備等等，我們所說的造成干擾的電磁系統(tǒng)就是超聲子核心部件，它所產(chǎn)生的最大干擾來源即為系統(tǒng)內(nèi)部和外部的電控裝置和電路。因此，作為一項(xiàng)大型設(shè)備，控制好電磁干擾，降低危害是復(fù)雜的任務(wù)。

2 電磁干擾對工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的巨大影響

（1）電磁干擾簡介。電磁干擾又可以簡稱為EMI，它是造成設(shè)備、傳輸信號(hào)和系統(tǒng)性能下降的主要原因，按照不同的干擾源來劃分，電磁干擾包括不同的類型，分類標(biāo)準(zhǔn)可以按傳播渠道、性能、頻譜來區(qū)分。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，超聲波檢測系統(tǒng)中出現(xiàn)的主要干擾最常見的來自于變壓器、電弧焊接、可控硅整流以及電火花等造成的輻射性干擾，同時(shí)計(jì)算機(jī)檢測也是引發(fā)干擾的原因。

（2）電磁干擾對超聲波檢測造成的危害。大多數(shù)情況下，電磁干擾的發(fā)生都不是簡單的過程，而是處于工業(yè)環(huán)境背景下多個(gè)設(shè)備或器件之間的傳遞，它涉及多種耦合性途徑，并在多次反復(fù)交叉耦合中共同引起問題。所以，在分析電磁干擾原因的時(shí)候，要抑制和排除存在的干擾。從干擾危害上探討，由于超聲波儀器可以加大頻率的普及范圍，噪聲能夠通過探頭線進(jìn)入檢測儀器，并作用于信號(hào)的傳輸之中，必然會(huì)減弱信噪比，甚至?xí)蜎]信息來源渠道，引起檢測誤判問題。下圖即為基于VIS系統(tǒng)處于同一位置的時(shí)候做出的探頭檢驗(yàn)，從高低電磁干擾的缺陷中用對比的方式對信號(hào)進(jìn)行檢測，從中可以直觀地看到處于電磁干擾下的缺陷回波信號(hào)遭到了嚴(yán)重的影響，存在終端和無法辨別的問題。

3 工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)電磁波干擾的防護(hù)措施

針對工業(yè)超聲波檢測系統(tǒng)受到的電磁波的巨大干擾，以及所發(fā)生的各類問題，在工業(yè)檢測過程中必須做好防護(hù)措施，從多個(gè)角度出發(fā)降低干擾源所產(chǎn)生的危害。

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成階段防干擾的措施。其一，探頭及探頭線。探頭制作工藝，尤其晶片及相關(guān)阻尼材料的選擇都對降低機(jī)械品質(zhì)因素，減少盲區(qū)，提高分辨率和抗干擾性方面有著重要的影響。

其二，超聲信號(hào)處理電路。盡量采用模塊化總線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，元器件選型及布局，接地線路及接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)都要充分考慮并經(jīng)過一定的試驗(yàn)來減少電磁干擾，提高抗干擾性能。

（2）安裝階段抗干擾措施。系統(tǒng)調(diào)試是檢測系統(tǒng)精準(zhǔn)運(yùn)行的主要環(huán)節(jié)，對降低干擾具有重要的影響。對此，要合理設(shè)計(jì)布局，了解超聲系統(tǒng)設(shè)備的安裝位置，根據(jù)圖紙做出必要的抗干擾防護(hù)。在調(diào)試完成后，還要及時(shí)進(jìn)行檢測和復(fù)查，確保儀器做好接地處理。

（3）專業(yè)調(diào)試抗干擾。超聲信號(hào)線布線時(shí)，必須要走單獨(dú)的金屬電纜橋架；保證整個(gè)系統(tǒng)可靠接地；連接到變頻器的任何電子控制設(shè)備都要與其共地，共地時(shí)也應(yīng)使用短和粗的導(dǎo)線，同時(shí)電機(jī)電纜的地線應(yīng)直接接地或連接到變頻器的接地端子上；所有屏蔽電纜的屏蔽層都要可靠接地；超聲信號(hào)線需要時(shí)應(yīng)加封閉磁環(huán)，并纏繞3圈以上；合理的布線策略，即強(qiáng)弱電分層，獨(dú)立走線，以減少線間的耦合；盡量避免電機(jī)電纜與其它電纜長距離平行走線；控制電纜和電源電纜交叉時(shí)，應(yīng)盡可能使它們按直角交叉，同時(shí)必須用合適的線夾將電機(jī)電纜和控制電纜的屏蔽層固定到安裝板上。

4 結(jié)束語

工業(yè)生產(chǎn)在國家整個(gè)行業(yè)鏈條中具有重要的地位，對于超聲波檢測系統(tǒng)電磁干擾的影響，必須從工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成和安裝中分析引發(fā)干擾的原因，然后列舉出防護(hù)的科學(xué)方法，正確調(diào)試電磁干擾，設(shè)計(jì)科學(xué)的檢測手段。最后，針對核心干擾問題，要從接地設(shè)置中獨(dú)立走線，減少線間的耦合，從而做好檢測工作，促進(jìn)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。

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