1、概述
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的儀器儀表產(chǎn)業(yè)也取得了快速的發(fā)展和進(jìn)步，當(dāng)前應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的儀器儀表無論在種類上還是在技術(shù)先進(jìn)性上都較過去有了顯著的提高，尤其是智能儀表的出現(xiàn)更是促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)控制水平取得了大幅度的提升。但與此同時(shí)我們也應(yīng)清晰地認(rèn)識到，儀器儀表在使用過程中非常容易受到各種外界因素的干擾，而這些干擾會(huì)給儀器儀表的測量精度造成非常大的影響，進(jìn)而使其作用不能得到有效發(fā)揮，嚴(yán)重的甚至還可能會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)控制帶來負(fù)面影響，必須引起我們充分的重視。
2、儀器儀表的干擾來源分析
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，安裝在現(xiàn)場的儀器儀表一般會(huì)通過專門的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將所側(cè)得的信號傳輸給生產(chǎn)控制主站，而有時(shí)傳輸距離會(huì)非常長，儀表測量到的數(shù)據(jù)在傳輸過程中就可能會(huì)遭到無關(guān)信號的影響。
2.1 電磁感應(yīng)
現(xiàn)實(shí)中，儀器儀表的工作位置附近可能會(huì)安裝有大功率的變壓器、交流電動(dòng)機(jī)以及高壓電網(wǎng)等，而這會(huì)造成儀器儀表的工作空間內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，這就可能會(huì)使經(jīng)過該空間內(nèi)的儀表連接導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，進(jìn)而給儀表的正常工作造成不利因素。
2.2 靜電感應(yīng)
如果在敷設(shè)儀表的信號導(dǎo)線時(shí)不慎，致使其與動(dòng)力線存在平行敷設(shè)的情況，那么也會(huì)使儀表的兩根信號線上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，進(jìn)而造成干擾。產(chǎn)生這種干擾的主要原因是動(dòng)力線與儀表兩根信號線間的距離不等，從而就會(huì)在儀表的兩根信號線上產(chǎn)生電位差，進(jìn)而通過對信號線回路的作用而導(dǎo)致干擾。
2.3 振動(dòng)
現(xiàn)實(shí)中，很多工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備在工作過程中都伴隨著振動(dòng)，從而會(huì)造成安裝在這些設(shè)備上的儀表或儀表信號導(dǎo)線也出現(xiàn)振動(dòng)。而導(dǎo)線一旦在磁場中發(fā)生振動(dòng)，那么就勢必會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而對儀表的正常工作帶來干擾。
2.4 來自接地系統(tǒng)的干擾
在實(shí)際應(yīng)用中，儀器儀表的輸入回路往往存在多個(gè)接地點(diǎn)，而這些接地點(diǎn)之間的電位可能并不相同，這種現(xiàn)象安裝在大功率用電設(shè)備周圍的儀器儀表上表現(xiàn)得將更為突出。因?yàn)椴煌拥攸c(diǎn)之間存在著電位差（如圖1所示），如果儀表本身的絕緣性能不佳，那么這個(gè)電位差就可能通過信號導(dǎo)線作用在儀表上，進(jìn)而使得儀器儀表不能夠正常工作。
圖1 地電位差
以上分析的幾種常見干擾產(chǎn)生機(jī)理不同，對儀器儀表的干擾作用方式也存在差異，只有針對具體的干擾方式采取有針對性的抗干擾措施，才能使得干擾得到有效地消除。
3、儀器儀表的抗干擾措施探討
一般而言，抗干擾措施主要包括以下三種：消除或抑制干擾源、破壞干擾的作用途徑以及降低儀器儀表對干擾信號的敏感性。在這三種措施中，第一種措施是最為積極主動(dòng)的措施，而且其效果也往往最為明顯，但實(shí)際中有很多干擾源是難以消除或者無法消除的，此時(shí)就必須綜合采取后兩種措施來達(dá)到抑制干擾的目的。具體而言，儀器儀表的抗干擾措施主要有以下幾種。
3.1 信號導(dǎo)線的扭絞
在實(shí)際工作中，通過將信號導(dǎo)線扭絞在一起，可以有效削減磁場或電場因?yàn)楦袘?yīng)耦合而給信號回路造成的串模干擾。這是因?yàn)榕そg在一起的導(dǎo)線與干擾源間的空間距離大致相等，從而就避免了不同導(dǎo)線間可能會(huì)產(chǎn)生的感應(yīng)電位差，同時(shí)這種方式也大大降低了信號回路包圍的面積，這也對抵抗干擾具有積極效果。
3.2 屏蔽
為了對干擾信號進(jìn)行有效的屏蔽，可以在信號導(dǎo)線的外部包裹上一層金屬網(wǎng)或者鐵磁材料。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，儀表的安裝使用環(huán)境內(nèi)經(jīng)常存在著各種“場”的影響，而這些場又無法進(jìn)行消除，此時(shí)往往就需要通過應(yīng)用屏蔽措施來降低干擾的影響。此外，在儀表的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段，還可以直接采用帶屏蔽線，以實(shí)現(xiàn)對各種“場”的影響的隔斷。
3.3 濾波
在對儀器儀表正常工作造成干擾的各種信號中，對于一些變化速度很慢的信號可以采用濾波的方式來進(jìn)行削弱。這種方法從理論上講對直流等變化速率很慢的干擾信號具有良好的削弱效果，但在實(shí)際工作中卻應(yīng)用地較少，其主要原因是因?yàn)楫?dāng)前很多儀器儀表在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)考慮到了這種措施的應(yīng)用，所以在現(xiàn)實(shí)中無需再進(jìn)行二次疊加應(yīng)用。
3.4 獨(dú)立布線
與以上幾種被動(dòng)式的抗干擾措施不同，通過對信號線進(jìn)行獨(dú)立敷設(shè)，使其與動(dòng)力電纜等其他導(dǎo)線之間形成有效的隔離，無疑是一種更為積極主動(dòng)的抗干擾措施。當(dāng)前很多工業(yè)應(yīng)用場合都存在多專業(yè)共用一個(gè)電纜路徑來布線的現(xiàn)象，誠然這種方式給工廠設(shè)計(jì)帶來了便利，但同時(shí)也可能給敷設(shè)在該路徑上的儀表信號導(dǎo)線造成干擾，所以必須引起我們充分的重視。具體而言，可以在工廠設(shè)計(jì)階段就對這種情況進(jìn)行提前考慮，如可以通過采用信號導(dǎo)線與其他專業(yè)電纜分層敷設(shè)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而有效降低信號導(dǎo)線受到其他專業(yè)電纜干擾的影響。
3.5 及時(shí)更換老化或損壞的電纜
在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些電纜存在老化或損壞的問題，如果不及時(shí)進(jìn)行更換，那么就可能會(huì)給儀器儀表的信號線造成影響。因此，對于老化或損壞的電纜應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行更換。
3.6 接地
在實(shí)際工作中，為了確保儀表和信號源的外殼安全，一般都會(huì)將其進(jìn)行接地，但接地方式如果不恰當(dāng)?shù)脑挘涂赡軙?huì)形成回路，進(jìn)而引入干擾。如上文分析，這種干擾情況一般發(fā)生在多點(diǎn)接地時(shí)，因?yàn)椴煌拥攸c(diǎn)之間存在電位差，所以會(huì)導(dǎo)致共模干擾的產(chǎn)生。此時(shí)，為了杜絕這種干擾的影響，可以在儀表的信號回路處采用單點(diǎn)接地的措施。然而在現(xiàn)實(shí)中，信號源側(cè)對地不可能實(shí)現(xiàn)完全的絕緣，所以也難以徹底消除因地電位差而導(dǎo)致的干擾。因此，通常需要將測量用的儀器儀表進(jìn)行浮空設(shè)置以切除干擾的引入途徑，從而徹底實(shí)現(xiàn)其與大地之間的絕緣，進(jìn)而有效提升儀器儀表的抗干擾能力。
4、結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來應(yīng)用于儀器儀表中的抗干擾措施絕非文章介紹的這幾種，而這還需要技術(shù)人員進(jìn)行不斷地研究和創(chuàng)新。
文章作者：廣東省東莞市東江水務(wù)有限公司 陳國壽。文章來自百度學(xué)術(shù)。
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