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仪器仪表的干扰来源和抗干扰方法

发布时间:2017年08月29日 15时25分06秒

作者:建站小白

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产品介绍

 

一、仪器仪表的干扰来源分析
在现代工业生产过程中,安装在现场的仪器仪表一般会通过专门的数据传输网络将所侧得的信号传输给生产控制主站,而有时传输距离会非常长,仪表测量到的数据在传输过程中就可能会遭到无关信号的影响。
1.电磁感应
现实中,仪器仪表的工作位置附近可能会安装有大功率的变压器、交流电动机以及高压电网等,而这会造成仪器仪表的工作空间内产生较强的电磁干扰,这就可能会使经过该空间内的仪表连接导线产生感应电势,进而给仪表的正常工作造成不利因素。
2. 静电感应
如果在敷设仪表的信号导线时不慎,致使其与动力线存在平行敷设的情况,那么也会使仪表的两根信号线上产生感应电势,进而造成干扰。产生这种干扰的主要原因是动力线与仪表两根信号线间的距离不等,从而就会在仪表的两根信号线上产生电位差,进而通过对信号线回路的作用而导致干扰。
3.振动
现实中,很多工业生产设备在工作过程中都伴随着振动,从而会造成安装在这些设备上的仪表或仪表信号导线也出现振动。而导线一旦在磁场中发生振动,那么就势必会产生感应电动势,进而对仪表的正常工作带来干扰。
4.来自接地系统的干扰
在实际应用中,仪器仪表的输入回路往往存在多个接地点,而这些接地点之间的电位可能并不相同,这种现象安装在大功率用电设备周围的仪器仪表上表现得将更为突出。因为不同接地点之间存在着电位差(如图1所示),如果仪表本身的绝缘性能不佳,那么这个电位差就可能通过信号导线作用在仪表上,进而使得仪器仪表不能够正常工作。

 

仪器仪表的滋扰来历和抗滋扰法子深圳华仪


                                   图1  地电位差
以上分析的几种常见干扰产生机理不同,对仪器仪表的干扰作用方式也存在差异,只有针对具体的干扰方式采取有针对性的抗干扰措施,才能使得干扰得到有效地消除。
二、仪器仪表的抗干扰措施探讨
一般而言,抗干扰措施主要包括以下三种:消除或抑制干扰源、破坏干扰的作用途径以及降低仪器仪表对干扰信号的敏感性。在这三种措施中,第一种措施是最为积极主动的措施,而且其效果也往往最为明显,但实际中有很多干扰源是难以消除或者无法消除的,此时就必须综合采取后两种措施来达到抑制干扰的目的。具体而言,仪器仪表的抗干扰措施主要有以下几种。
1.信号导线的扭绞
在实际工作中,通过将信号导线扭绞在一起,可以有效削减磁场或电场因为感应耦合而给信号回路造成的串模干扰。这是因为扭绞在一起的导线与干扰源间的空间距离大致相等,从而就避免了不同导线间可能会产生的感应电位差,同时这种方式也大大降低了信号回路包围的面积,这也对抵抗干扰具有积极效果。
2.屏蔽
为了对干扰信号进行有效的屏蔽,可以在信号导线的外部包裹上一层金属网或者铁磁材料。在实际的工业生产过程中,仪表的安装使用环境内经常存在着各种“场”的影响,而这些场又无法进行消除,此时往往就需要通过应用屏蔽措施来降低干扰的影响。此外,在仪表的设计和生产阶段,还可以直接采用带屏蔽线,以实现对各种“场”的影响的隔断。
3.滤波
在对仪器仪表正常工作造成干扰的各种信号中,对于一些变化速度很慢的信号可以采用滤波的方式来进行削弱。这种方法从理论上讲对直流等变化速率很慢的干扰信号具有良好的削弱效果,但在实际工作中却应用地较少,其主要原因是因为当前很多仪器仪表在设计阶段就已经考虑到了这种措施的应用,所以在现实中无需再进行二次叠加应用。
4.独立布线
与以上几种被动式的抗干扰措施不同,通过对信号线进行独立敷设,使其与动力电缆等其他导线之间形成有效的隔离,无疑是一种更为积极主动的抗干扰措施。当前很多工业应用场合都存在多专业共用一个电缆路径来布线的现象,诚然这种方式给工厂设计带来了便利,但同时也可能给敷设在该路径上的仪表信号导线造成干扰,所以必须引起我们充分的重视。具体而言,可以在工厂设计阶段就对这种情况进行提前考虑,如可以通过采用信号导线与其他专业电缆分层敷设的设计方案,进而有效降低信号导线受到其他专业电缆干扰的影响。
5.及时更换老化或损坏的电缆
在工业生产环境中,经常会发现一些电缆存在老化或损坏的问题,如果不及时进行更换,那么就可能会给仪器仪表的信号线造成影响。因此,对于老化或损坏的电缆应该及时进行更换。
6.接地
在实际工作中,为了确保仪表和信号源的外壳安全,一般都会将其进行接地,但接地方式如果不恰当的话,就可能会形成回路,进而引入干扰。如上文分析,这种干扰情况一般发生在多点接地时,因为不同接地点之间存在电位差,所以会导致共模干扰的产生。此时,为了杜绝这种干扰的影响,可以在仪表的信号回路处采用单点接地的措施。然而在现实中,信号源侧对地不可能实现完全的绝缘,所以也难以彻底消除因地电位差而导致的干扰。因此,通常需要将测量用的仪器仪表进行浮空设置以切除干扰的引入途径,从而彻底实现其与大地之间的绝缘,进而有效提升仪器仪表的抗干扰能力。

 

 

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