细数仪表系统的几大抗干扰技术

　3. 2 接地抗干扰技术

　　各种仪器设备都需要接地，所谓接地就是将某点与一个等电位点或等电位面用低电阻导线连接起来，构成一个基准电位。接地的目的在于消除公共地线阻抗所产生的共阻抗耦合干扰，并避免受磁场和电位差的影响，防止形成地电流环路与其它电路产生磁耦合干扰。但是值得注意的是地线也是引入干扰的重要通道。在一个较大的测控系统中，往往包括各种测试仪器，其中既有高频信号，又有低频信号；既有强电电路，又有弱电电路；既有开关动作的设备，又有极为敏感的弱电信号装置。因此不同类型的信号电路应有不同的地线，如信号地线、信号源地线、负载地线。对于同一类信号电路中，一般有一个共同的接地系统，但有时也要根据信号电路的不同采取不同的接地形式，如串联单点接地、并联单点接地及多点接地。毕业论文，接地。

　　① 串联单点接地

　　公共地线并非理想的纯导线，具有一定的电阻，这一点容易被人们忽视。即使是导线的电阻很小，也会在电路间形成干扰。各电路接地电压都受到其它电路电流的影响。采用这种接地方式时，弱信号电路放在最近处接地。但从抑制电阻耦合角度看，这种接地方式最不可取。

　　② 并联单点接地

　　这种方式可以避免电阻耦合干扰，因为各电路的接地电位只与自身电流有关，不受其它电路电流影响。这种接地方式最适用于低频。

　　③ 多点接地

　　对于高频电路，应采用多点接地方式。地线系统一般是与机壳相连接的扁粗金属导体或机壳本身，也常用导电条连成网或是一块金属网板作为地线。为了降低电路的地电位，每个电路的地线应尽可能缩短，以降低接地线阻抗。多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单，而且由于接地线短，接地线上可能出现的高频驻波现象显著减小。但要注意的一点是由于多点接地后，设备内部会增加许多地线回路，它们对低电平信号的电路会引起干扰，带来不良影响。毕业论文，接地。综合起来考虑，通常接地方式可以这样选择：频率低于lMHz 时可采用一点接地方式，高于10MHz时应采用多点接地。在1~10MHz 之间，如采用一点接地，其地线长度不得超过波长的120，否则应采用多点接地。

　　3. 3　滤波法

　　滤波法是抑制差模干扰的重要手段之一。所谓的滤波法就是用电容和电感线圈或电容和电阻组成滤波器接在测量线路的输入端，以抑制干扰信号进入二次仪表或PLC、DCS等控制系统，使干扰信号衰减。这种方法对变化速度很慢的直流信号特别有效。一般使用的多为模拟滤波器，它能衰减脉冲噪声、尖峰噪声、谐波与其他杂波信号。对于共模噪声，滤波器在电源线（信号线） 和地线间构成通路，把噪声电流引入大地;对于串模噪声，滤波器在线间构成通路，使噪声电流在线间形成短路，从而消除干扰。

　　在实际的工程设计中，这种硬件滤波的方法一般很少用，在设计仪表电路时，交流线与直流线、输入线与输出线最好都分开走线。开关量与模拟量的I/ O线最好也分开敷设，传送模拟信号的线应采用屏蔽线。对于易遭受雷击的仪表，比如高处的仪表、空旷地带的仪表，室内部分应配置浪涌保护器。工程上较为常见的是软件滤波，即在PLC 或DCS中编写相应的程序，对输入的模拟信号进行预处理。常用的软件滤波方法有：

　　（1） 平均值滤波，即把N 次采样的值取平均值作为滤波器的输出，也可以根据需要增加新鲜采样的值的比重，形成加权平均值滤波。

　　（2） 中值滤波，即把N 次连续采样值进行排序，取其中位值作为滤波器的输出，这种方法对缓变过程的脉冲干扰滤波效果良好。毕业论文，接地。

　　（3） 限幅滤波，这种方法是根据采样周期和真实信号的正常变化率确定相邻两次采样的最大可能差值Δ，将本次采样和上次采样的差值小于等于Δ的信号认为是有效信号，大于Δ的信号作为噪声处理。

　　3.4 采用双绞线

　　采用双绞线可使干扰电压大为减少，这是因为双绞线使同方向的电流互相抵消。图2中画出了平行线双绞线磁感应情况。

　　图2不同导线的电磁感应 a）平行线 b）双绞线

　　由图可知，平行线回路中磁感应电流方向一致；而双绞线回路磁感应电流方向相反，相互抵消。为了减少干扰，由式（1）和式（2）均可看出应尽量减少信号线的敷设长度。

　　传感器的输出线及它与测量系统之间的连接线最好不要用同轴电缆，而用双芯电缆线。

　　3.5 隔离

隔离技术是抑制干扰的有效的手段之一。为防止高电压、大电流、大功率等强电或长输电线上产生的各种干扰信号进入仪器仪表内部，影响正常工作，可使信息传输的路径在电气上隔离，亦即隔离前后两部分线路之间无电气上的