微型計算機測控系統(tǒng)抗干擾技術綜合策略

文/王維佳

微型計算機測控系統(tǒng)受外界環(huán)境影響較大，一旦外部環(huán)境加大干擾影響，就會使系統(tǒng)運行陷入困境。干擾信號包括有用信號和雜散信號，雜散信號會阻斷數(shù)據(jù)傳輸，影響微型計算機的測控效率。對測控系統(tǒng)的運行環(huán)境進行分析，發(fā)現(xiàn)電磁干擾問題比較常見，很容易破壞數(shù)據(jù)，使測控系統(tǒng)無法發(fā)揮效用。在這種情況下，必須應用抗干擾技術，降低計算機測控系統(tǒng)運行的故障率。

1 微型計算機測控系統(tǒng)的干擾影響

1.1 加大數(shù)據(jù)誤差

外部干擾會進入到信號輸入通道中，對系統(tǒng)信號進行干擾。有用信號受到干擾信號的影響，會出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差。如果有用信號的強度加大，干擾信號對有用信號的影響會趨向減弱狀態(tài)；如果有用信號的強度較小，干擾信號對數(shù)據(jù)采集的干擾會持續(xù)加劇，使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差。

1.2 影響控制狀態(tài)

微型計算機測控系統(tǒng)在運作過程中需要接收信號和傳遞信號，且其所傳遞的控制信號比較強。在一般情況下，控制信號不容易受到外部干擾。但是狀態(tài)信號的強度比較小，容易受到外部干擾。當狀態(tài)信號與控制信號融合，控制信號不免會受到影響，使計算機測控系統(tǒng)的控制狀態(tài)失調。

1.3 數(shù)據(jù)受損嚴重

對微型計算機的測控系統(tǒng)進行分析，發(fā)現(xiàn)其中有RAM儲存器，且這一儲存器具有突出的讀寫功能。當微型計算機受到外部環(huán)境的干擾，RAM儲存器會發(fā)生變化，其中的數(shù)據(jù)可能發(fā)生改變。程序數(shù)據(jù)雖然不易發(fā)生篡改現(xiàn)象，但是RAM儲存器中的數(shù)據(jù)卻難以擺脫干擾影響，導致了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的損壞。

1.4 系統(tǒng)運行失穩(wěn)

在微型計算機測控系統(tǒng)的運行過程中，CPU占據(jù)著非常重要的位置。一旦CPU程序受到干擾，就會影響微型計算機測控系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，阻礙程序的有效執(zhí)行。當外部環(huán)境的干擾持續(xù)加大，系統(tǒng)內(nèi)部程序執(zhí)行將全部失效，使系統(tǒng)進入癱瘓狀態(tài)。

2 硬件抗干擾技術綜合策略

2.1 電源系統(tǒng)抗干擾技術

微型計算機測控系統(tǒng)最容易受到交流電源系統(tǒng)的影響，交流電源系統(tǒng)的危害性較大，污染范圍非常廣泛。在工業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，交流電源系統(tǒng)的污染問題頻繁發(fā)生。交流電理想頻率狀態(tài)為五十赫茲，但是受到負載影響，電源電壓波動較大，交流電的尖峰脈沖可以達到幾千伏，這會給系統(tǒng)帶來致命傷害。為了抵抗交流電源系統(tǒng)的干擾，可以采用如下幾種技術舉措：

（1）可以應用電子交流穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器可以將電壓穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)，避免交流電源系統(tǒng)的電壓過大或過小，同時可以對電壓波形畸變進行有效控制，保證電力的持續(xù)供應。

（2）可以應用低通濾波器，對高次諧波進行過濾。

（3）可以采用隔離變壓器，對交流電源系統(tǒng)的噪聲進行隔斷。

（4）可以采用雙T濾波器，消除五十赫茲工頻干擾。

（5）可以應用UPS，對RAM儲存器的數(shù)據(jù)進行保護，避免儲存器數(shù)據(jù)丟失對測控系統(tǒng)運行造成不利影響。

（6）可以采用并行供電方式，安裝穩(wěn)壓集成塊，避免局部對整體系統(tǒng)運行造成的影響。

2.2 I/O通道的抗干擾技術

干擾信號可以從I/O通道中進入，并對信號電纜產(chǎn)生影響。為了抵抗I/O通道的干擾，可以采用如下幾種技術舉措：

（1）可以采用硬件濾波的方式。在干擾信號進入之前，可以應用低通濾波器，對干擾信號進行排除。RC濾波器的使用成本較小，使用范圍比較廣泛。有源濾波器對五十赫茲以下的信號干擾力度較大。不同濾波器的效果不同，可以根據(jù)實際情況進行選擇。

（2）可以采用信號屏蔽的方式。很多微型計算機測控系統(tǒng)受到外部環(huán)境的影響，面臨的干擾問題比較嚴重，可以采用信號屏蔽方式，形成不同的屏蔽層。

（3）可以采用差動方式傳遞信號。差動方式傳遞信號可以削弱噪聲影響，對共模噪聲進行抑制。

（4）可以采用光纖方式傳遞信號。光纖的傳遞距離比較長，而且損耗相對較小，適用于主機之間的通信。

2.3 接地抗干擾技術

為了保證微型計算機測控系統(tǒng)的科學運轉，需要解決接地問題，保證接地點的可靠性。為了提高接地抗干擾水平，可以采用以下幾種技術舉措：

（1）可以采用單點接地方式，應用分別匯流方法，并形成多層匯流條。

（2）可以采用主機接地的方法，將主機的外殼作為一層屏蔽。

（3）可以構建不同的屏蔽層，并且只在一點接地。

3 軟件抗干擾技術綜合策略

3.1 數(shù)字濾波抗干擾技術

在抗干擾過程中，也可以應用數(shù)字濾波軟件。在應用數(shù)字濾波軟件的過程中，濾波器可以對信號進行檢測，有效排除干擾信號。數(shù)字濾波軟件可以對各類信號進行邏輯運算和統(tǒng)一處理，查表法是非常常見的測控方法，可以降低信號邏輯運算的難度。

3.2 軟件冗余抗干擾技術

與數(shù)字濾波抗干擾技術相比，軟件冗余抗干擾技術原理相對復雜，具體包括以下幾項：第一是指令復執(zhí)。在程序運行的過程中，如果出現(xiàn)了失誤，需要重新執(zhí)行指令，克服故障問題。指令復執(zhí)的要求具有科學性特征，次數(shù)沒有統(tǒng)一規(guī)定。第二是程序卷回。在程序運行的過程中，需要對某一段程序進行重復執(zhí)行，因此要對系統(tǒng)程序進行分段。卷回的次數(shù)同樣沒有規(guī)定，直到故障徹底清零。

3.3 監(jiān)控定時器抗干擾技術

為了提高測控系統(tǒng)的抗干擾水平，還可以應用監(jiān)控定時器，對測控應用程序的路徑進行動態(tài)監(jiān)測，確保路徑返回的準時性、有效性。一般來說，監(jiān)控定時器經(jīng)常被應用在無人值守的微型計算機測控系統(tǒng)中。

4 結論

綜上所述，微型計算機測控系統(tǒng)在運行過程中容易受到外部環(huán)境影響，需要采用科學的抗干擾技術。