细数仪表系统的几大抗干扰技术

　　自动化水平在不断提高，许多的冶金工控企业都是在大量使用仪表检测来检查自动化水平，进行下一步的指导。在这个过程中，常常会出现问题，其中区主要的就是干扰问题，那我们又该如何解决这个问题，下面就来介绍几种常见的方法。

习惯上我们把对电测系统或仪器的测量结果起影响作用的各种外部或内部的无用信号称为干扰。干扰造成的虚假信号，不仅对设备本身造成损坏，甚至还会使整个控制系统因逻辑混乱造成控制失灵，形成生产事故，甚至停产。

　　1 干扰的类型

　　按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。

　　1.1共模干扰

　　共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O器件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。

　　1.2差模干扰

　　差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，又叫串模干扰，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰①。

　　2 干扰的产生

　　在仪表系统中， 最常用的信号制是4 ～ 20mA DC 或1～5 V DC。被测量量先被转换成毫安或毫伏信号，由于二次仪表距离现场较远，因此，传输到控制系统处的，除了有用的信号外，经常还有一些与测量信号无关的电压或电流存在，这就是干扰。

　　干扰形成有3个环节： （1）干扰源；（2）对干扰敏感的接收电路； （3）干扰的传输途径。切断任何一个环节就会消除干扰。干扰的主要引入方式有以下几种。

　　2.1 电磁耦合

　　当传感器信号线直接处于强磁场下，或通过大电流的电网附近时，由于信号线通过信号源组成一闭合回路，因此在该回路中将产生感应电流（图1），此感应电动势EM与磁场变换频率及信号线回路面积成正比，而随电网的距离增加而减小，其关系式为：

　　2.2 静电耦合

　　相对两物体中，如果其中之一的电位发生变化，则因物体间电容使另一个物体的电位也发生变化，若信号线离电网很近，通过该电容就会形成静电感应耦合，使信号线中产生干扰电压。在信号线与电网平行时，其感应电动势的数值为

　　式（1）和式（2）是干扰源对单根信号线所产生的干扰电压，当信号线是由两根平行导线组成时，干扰电压则为两根线上的感应电动势之差。毕业论文，接地。因此采用绞线或屏蔽导线可以减少电磁耦合与静电耦合，从而减少干扰的影响②。

　　2.3 电阻耦合

　　在测量系统中，当存在一个以上的接地点时，由于大地回路的电位差所产生的地回路，信号源与供电电源之间的绝缘电阻所造成的漏电及记录系统对地漏电所引起的对地干扰等均属于电阻耦合，这种干扰电压属于共模干扰电压。

　　2. 4 其他

　　一些企业大量使用的继电器、接触器等产生的一些脉冲电压，除了能够作用于模拟电路外，还可以对数字电路产生干扰，这些开关感性元件产生的瞬变电压有时高达4kV ，频率可达200 MHz。在了解了各种不同的干扰源之后，就可以针对不同的情况采取对应的措施加以消除或避免。

　　3 干扰的抑制

　　抑制干扰的方法，一般有三种：①削弱或消除干扰源。②减弱由于干扰源到信号回路的耦合，也就是切断的传播途径。③提高装置和系统的抗干扰能力。三种措施比较起来，消除干扰源是最有效、最彻底的方法。但在工业现场中有不少干扰源是不可能消除的，因此还得结合实际情况选择最适合的方法。

　　3. 1 屏蔽技术

　　屏蔽技术是利用金属材料对电磁波具有较好的吸收和反射能力来进行抗干扰的。屏蔽一般分为3种：静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。根据导线之间电耦合、磁耦合及电磁耦合产生相互干扰的机理，在仪器布线方面应做到：强电的缆线必须单独走桥架，绝对不能和信号线挨在一起；努力使强电线缆与弱电信号线正交；不能避开的平行走线，应保持强电缆线与弱信号线的距离。使用连接线方面应做到：针对电场耦合引起的干扰，采用无网孔的铝箔屏蔽电缆且使两端引线外露部分尽量短、同轴电缆单端接地；此外在干扰源周围加上屏蔽体且将屏蔽体一点接地，可把电场形成的干扰源屏蔽掉，使之对邻近导线或回路不产生干扰且可抑制磁场对弱电信号回路可能造成的干扰③。