探討測(cè)控儀器中抗干擾技術(shù)應(yīng)用

周朝輝

摘要：近些年來(lái)，隨著人類科技的發(fā)展，抗干擾技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，同時(shí)其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，抗干擾技術(shù)在一定程度上帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和維護(hù)了社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。測(cè)控儀器的抗干擾是一項(xiàng)錯(cuò)綜復(fù)雜的工作，由于測(cè)控儀器的抗干擾性能沒(méi)有固定的模板，因此實(shí)現(xiàn)每一件測(cè)控儀器的抗干擾性能都是一個(gè)需要反復(fù)試驗(yàn)的過(guò)程，并且自由度較大，基本上都需要遇見(jiàn)具體問(wèn)題具體分析。本文主要對(duì)現(xiàn)有的抗干擾技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并且探討了測(cè)控儀器中抗干擾技術(shù)的應(yīng)用，希望本文能為測(cè)控儀器的正常運(yùn)行提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：測(cè)控儀器；抗干擾技術(shù)；探討；應(yīng)用

近幾年隨著科技的發(fā)展，在我們的生產(chǎn)和生活中出現(xiàn)了大量先進(jìn)的儀器，以此滿足了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。但是在儀器生產(chǎn)過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)各類干擾問(wèn)題，在儀表測(cè)控系統(tǒng)中，一個(gè)普遍存在的問(wèn)題就是干擾帶來(lái)的影響問(wèn)題：人們?cè)谑褂媚承╇娮赢a(chǎn)品元件自動(dòng)化裝置時(shí)，不可避免地會(huì)受到各種影響，尤其是在使用部分性能差的設(shè)備時(shí)，其影響程度是巨大的。這些問(wèn)題會(huì)對(duì)儀器設(shè)備自身，尤其是測(cè)控儀器的使用帶來(lái)特別不好的影響，這不僅降低了測(cè)控儀器的穩(wěn)定性同時(shí)也降低了儀器的準(zhǔn)確性。為了保證測(cè)控儀器正常的生產(chǎn)活動(dòng)，同時(shí)提高其利用效率，因此，本文從實(shí)際角度出發(fā)，對(duì)抗干擾技術(shù)在測(cè)控儀器中的運(yùn)用進(jìn)行了一定的研究，從技術(shù)層面對(duì)測(cè)控儀器的抗干擾技術(shù)應(yīng)用深入探討，以為相關(guān)人士提供一定的借鑒。

一、常見(jiàn)的干擾源以及對(duì)系統(tǒng)的干擾

實(shí)際工作中，測(cè)控儀器不僅接收有用的信號(hào)，還會(huì)接收到摻雜著一些與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)的電流、電壓的存在，這種就是被我們稱之為沒(méi)有價(jià)值或者沒(méi)有用處的“干擾”，也就是噪音。噪音的出現(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有得到較好的處理，會(huì)讓測(cè)量結(jié)果與真實(shí)可靠地結(jié)果出現(xiàn)大相徑庭的情況。更為嚴(yán)重的情況是，如果干擾的強(qiáng)度太強(qiáng)大，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用或者直接毀壞。由大量的時(shí)間數(shù)據(jù)我們可以得出一個(gè)結(jié)論，抗干擾性能夠?qū)τ谌魏我粋€(gè)電子設(shè)備都是一項(xiàng)重要參數(shù)，DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在此因素影響下快速發(fā)展發(fā)展，使得可以對(duì)目前實(shí)際生活中存在的大部分干擾進(jìn)行排除。

一般情況下測(cè)控系統(tǒng)的干擾源主要包括外部干擾和內(nèi)部干擾，是電力網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電等引起空間的輻射干擾和系統(tǒng)電源線、信號(hào)引線、接地等引起的系統(tǒng)外引線干擾。

二、接地抗干擾技術(shù)

為排除一些因素對(duì)測(cè)控儀器的干擾作用，連接測(cè)控儀器的時(shí)候往往要進(jìn)行接地，就是將某一個(gè)點(diǎn)與一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面用低電阻導(dǎo)線連接，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)電位。接地的主要目的就是消除公共地線阻抗所產(chǎn)生的共阻抗耦合干擾，并避免受磁場(chǎng)和電位差的影響，防止形成地電流環(huán)路與其它電路產(chǎn)生磁耦合干擾。對(duì)于一些大型的且具有統(tǒng)一型號(hào)電路的測(cè)控設(shè)備，為了減少接地的工作量，可以統(tǒng)一進(jìn)行的接地操作處理。還有一個(gè)值得注意的是地線也是引入干擾的重要通道。在一個(gè)較大的測(cè)控系統(tǒng)中，往往包括各種測(cè)試儀器，其中既有高頻信號(hào)，又有低頻信號(hào)；既有強(qiáng)電電路，又有弱電電路；既有開(kāi)關(guān)動(dòng)作的設(shè)備，又有極為敏感的弱電信號(hào)裝置。因此不同類型的信號(hào)電路應(yīng)有不同的地線，如信號(hào)地線、信號(hào)源地線、負(fù)載地線。對(duì)于同一類信號(hào)電路中，一般有一個(gè)共同的接地系統(tǒng)，但有時(shí)也要根據(jù)信號(hào)電路的不同采取不同的接地形式，如串聯(lián)單點(diǎn)接地、并聯(lián)單點(diǎn)接地及多點(diǎn)接地。

（一）串聯(lián)單點(diǎn)接地。公共地線并非理想的純導(dǎo)線，具有一定的電阻，這一點(diǎn)容易被人們忽視。即使是導(dǎo)線的電阻很小，也會(huì)在電路間形成干擾。各電路接地電壓都受到其它電路電流的影響。采用這種接地方式時(shí)，弱信號(hào)電路放在最近處接地。但從抑制電阻耦合角度看，這種接地方式最不可取。

（二）并聯(lián)單點(diǎn)接地。這種方式可以避免電阻耦合干擾，因?yàn)楦麟娐返慕拥仉娢恢慌c自身電流有關(guān)，不受其它電路電流影響。這種接地方式最適用于低頻。

（三）多點(diǎn)接地。對(duì)于高頻電路，應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式。地線系統(tǒng)一般是與機(jī)殼相連接的扁粗金屬導(dǎo)體或機(jī)殼本身，也常用導(dǎo)電條連成網(wǎng)或是一塊金屬網(wǎng)板作為地線。為了降低電路的地電位，每個(gè)電路的地線應(yīng)盡可能縮短，以降低接地線阻抗。多點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單，而且由于接地線短，接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小。但由于多點(diǎn)接地后，設(shè)備內(nèi)部會(huì)增加許多地線回路，它們對(duì)低電平信號(hào)的電路會(huì)引起干擾，帶來(lái)不良影響。綜合起來(lái)考慮，通常接地方式可以這樣選擇：頻率低于1MHz時(shí)可采用一點(diǎn)接地方式，高于10MHz時(shí)應(yīng)采用多點(diǎn)接地。在1～10MHz之間，如采用一點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不得超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

三、屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)就是用金屬隔離的原理，把通過(guò)空間引入的電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合的部分隔離開(kāi)來(lái)，割斷其空間場(chǎng)的耦合通道。這個(gè)被隔離的部分既可以是干擾源，也可以是易受干擾的測(cè)試儀器。這樣，既屏蔽了被隔離部分向外施加干擾，也屏蔽了被隔離部分接收外來(lái)的干擾。

（一）電場(chǎng)屏蔽。當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾是以電壓形式出現(xiàn)時(shí)，干擾源與測(cè)控儀器之間就存在容性電場(chǎng)耦合。在這種情況下，最有效的抗干擾辦法是施行電場(chǎng)屏蔽。

（二）屏蔽連接。需要屏蔽的測(cè)控設(shè)備雖然已經(jīng)接地，從理論上說(shuō)測(cè)控精度應(yīng)該是十分精確的，但是在實(shí)際工作中，卻往往出現(xiàn)實(shí)際測(cè)控精度與理論不符的情況，對(duì)于這種問(wèn)題而言，主要是接地屏蔽設(shè)備出現(xiàn)電荷泄露，導(dǎo)致大量的電流流經(jīng)設(shè)備，在設(shè)備的上形成渦流電磁場(chǎng)，這個(gè)電磁場(chǎng)就會(huì)對(duì)設(shè)備的測(cè)量精度造成干擾。如果測(cè)控儀器本身與儀器的信號(hào)源存在著一定的物理位移，這樣就可以用一根電纜將其連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的電屏蔽。當(dāng)屏蔽接地體上有電荷泄放時(shí)，屏蔽體上將流過(guò)較大的流，形成渦流電磁場(chǎng)，從而形成對(duì)屏蔽導(dǎo)體的電磁干擾。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)控精度的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的測(cè)量工具已經(jīng)不再滿足科技發(fā)展的需要，但是在當(dāng)新的測(cè)控設(shè)備誕生的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)干擾在一定程度上會(huì)影響測(cè)控的精度，而且如果設(shè)備長(zhǎng)期在干擾的狀況下運(yùn)行，不僅科技人員無(wú)法對(duì)其正常的使用，而且還有折損它本身的使用壽命。干擾的類型有很多，對(duì)于儀器本身的內(nèi)部干擾來(lái)說(shuō)，由于物理距離較近，可以采用正確接地的方法。此外，當(dāng)屏蔽的對(duì)象是線路還有電纜的時(shí)候，可以使用合理布線或者濾波的方法。最為重要的是，各種抗干擾的方法都有自己的使用范圍，即獨(dú)特的抗干擾作用，所以要想增加抗干擾的強(qiáng)度，可以將多種方法進(jìn)行結(jié)合使用。

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