儀器儀表運用時的反干擾措施.docx

1、儀器儀表運用時的反干擾措施1.干擾產(chǎn)生的方式干擾來自干擾源，在儀表內(nèi)外都可能存在。在儀表外部， 一些大功率的用電設備以及電力設備有可能成為干擾源，而 在儀表內(nèi)部的電源變壓器、繼電器、開關以及電源線等也均 可能成為干擾源，干擾的引入方式主要如下。1. 1串模干擾En它是疊加在被測信號之上的干擾，主要由以下方式產(chǎn) 生。1. 1. 1電磁感應電磁感應，也就是磁耦合。工程中使用的大功率變壓器、 交流電機、高壓電網(wǎng)等的周圍空間都存在有很強的交變磁場, 信號源與二次儀表之間的連接導線、二次儀表內(nèi)部的配線通 過交變磁場的磁耦合在電路中形成干擾，二次儀表的閉合回 路處在這種變化的磁場中將會產(chǎn)生感應電勢，感應電

2、勢可用 式表示。這種感應電勢與有用信號串聯(lián)，當信號源與二次儀 表相距較遠時，此干擾情況較為突出。為降低感應電勢，B, A或cos等項必須盡量減小，所以將導線遠離這些強用電設 備及動力網(wǎng)，調(diào)整走線方向以及減小導線回路面積都是必要 的。僅由于把2根信號線以短的節(jié)距絞和，磁感應電勢就能 降為原有的110.1. 1.2靜電感應靜電感應，就是電的耦合。在相對的兩物體中，如其一 的電位發(fā)生變化，那么由于物體間的電容使另一物體的電位也 發(fā)生變化。干擾源是通過電容性的耦合在回路中形成干擾, 它是兩電場相互作用的結(jié)果。中，導線1的電位會在導線2上感應出對地的電壓E. 當把2根信號線與動力線平行敷設時，由于動力線

3、到兩信號 線的距離不相等，分布電容也不相等。將在兩根信號線上產(chǎn) 生電位差，有時能達幾十毫伏甚至更大。當把信號線扭絞時 能使電場在兩信號線上產(chǎn)生的電位差大為減少。而在采用靜 電屏蔽后，能使感應電勢減少到11.1. 1. 3附加熱電勢和化學電勢不同的金屬接觸、摩擦產(chǎn)生的熱電勢以及金屬受腐蝕等 原因產(chǎn)生的化學電勢，處于電回路時也會成為干擾，這種干 擾大多以直流的形式出現(xiàn)。在接線端子板或是干簧繼電器等 處容易產(chǎn)生熱電勢。1. 1. 4振動導線在磁場中運動時，會產(chǎn)生感應電動勢。因此在振動 的環(huán)境中把信號導線固定是很有必要的。1.2共模干擾EcEc是疊加在二次儀表任一輸入端與地之間的干擾，主 要由以下方式

4、產(chǎn)生。1. 2. 1地電位不同在大地中，各個不同點之間往往存在電位差，尤其在大 功率用電設備附近，當這些設備的絕緣性能較差時，這一電 位差更大。而在儀表的使用中往往又會有意或無意地使輸入 回路存在多個接地點，這樣就把不同接地點的電位差引入儀 表，這種地電位差有時能達110V以上，而且同時出現(xiàn)在2 根信號線上，如所示。信號源與二次儀表間的共模干擾通過靜電耦合的 方式，能在兩輸入端感應出對地的共同電壓Ec,以共模干擾 的形式出現(xiàn)。122信號源是不平衡電橋3a）是信號源為不平衡電橋時與二次儀表之間連接示意 圖。當橋路電源接地時除橋路對角線的不平衡電壓信號即信 號源電壓Ea夕卜，兩信號導線對地都有一公

5、共電壓Ec,當二 次儀表輸入端對地有漏阻抗Z3及Z4時，Ec通過對地的泄漏 通道產(chǎn)生漏電流Icl及Ic2,如3b）所示。由于共模干擾不和信號相疊加，它不直接對儀表產(chǎn)生影 響。但它通過測量系統(tǒng)形成到地的泄漏電流，這泄漏電流通 過電阻的耦合就能直接作用于儀表，產(chǎn)生干擾。因而在兩輸 入端將會產(chǎn)生一干擾電壓。在了解各種不同的干擾源之后，就可以針對不同的情況 采取相應的措施加以消除或防止。因為所有的干擾源都是通 過一定的耦合通道而對儀表產(chǎn)生影響，因此可以通過切斷干 擾的耦合通道來抑制干擾。2.干擾的抑制常用的抗干擾措施比擬多，要想抑制干擾，必須對干擾 做全面的分析了解，要在消除或抑制干擾源、破壞干擾途徑

6、 和削弱接收電路對噪聲干擾的敏感性這三個方面采取措施。解決插接件接觸不良、虛焊等情況，是消除干擾源的積 極主動措施；另外對于直流信號，可以在儀表的輸入端參加 濾波電路，以使混雜于信號的干擾衰減到最小；在實際過程 中，還應當采用隔離的方式盡量防止干擾場的形成，注意將 信號導線遠離動力線，信號幅值不同的信號線也不應穿在同 一導線管內(nèi)，合理布線，減少雜散磁場的產(chǎn)生，對變壓器等 電器元件加以磁屏蔽等。但是實際上很多的干擾源是難以消 除或不能消除的，這時就需要在儀表應用中根據(jù)干擾的種類 采取防護措施來抑制干擾。串模干擾的抑制串模干擾與信號疊加，一旦產(chǎn)生那么不易消除，應防止它 的產(chǎn)生，其措施一般有以下幾項

7、。2. 1.1信號導線的扭絞把信號導線扭絞在一起能使信號回路包圍的面積大為 減少，由式可知感應電勢En也大大減少；另外，信號導線 的扭絞使2根信號導線到干擾源的距離大致相等，分布電容 也能大致相等，即C120,由式可知，感應電勢Ec大大減少。 因此，信號導線的扭絞能使由磁場和電場通過感應耦合進入 回路的串模干擾大為減少。2. 1. 2屏蔽為了防止電場的干擾，可把信號導線用一層金屬網(wǎng)作為 屏蔽層包起來，再在其外包一層絕緣層，即可選用金屬屏蔽 導線作為信號傳輸導線。屏蔽的目的就是隔斷場的耦合，抑 制各種場的干擾。但采取屏蔽之后，屏蔽層必須正確接地以 減少干擾源與信號導線之間的分布電容，將干擾衰減至

8、最小。如果屏蔽層是非鐵磁性材料，那么對于工頻50Hz的磁 場無屏蔽效果，可以通過將信號線穿入鐵管中，使導線得到 磁屏蔽。2. 2共模干擾Ec的抑制Ec是疊加在二次儀表任一輸入端與地之間的干 擾，主要由地電位不同引起，防止共模干擾通常采用屏蔽和 接地相結(jié)合的方式來抑制干擾。為了平安起見，通常二次儀表和信號源殼體都接大地， 以保持零電位。信號源電路以及儀表系統(tǒng)也需要穩(wěn)定接地， 如所示，兩點接地，由于存在地電位差，產(chǎn)生共模干擾。因 此，系統(tǒng)接地通常采用在信號源側(cè)或二次儀表回路單點接地, 如所示。為了提高儀表抗干擾能力，儀表生產(chǎn)廠家一般都把 放大器浮地，以切斷共模干擾的泄漏途徑，使干擾無法進入， 另外

9、，事實上信號源側(cè)對地也不可能絕緣，采用4a）的接地 方式不可能徹底消除地電位差引入的干擾，因此為了提高二 次儀表的抗干擾能力，4b）所示的接地方法是經(jīng)常采用的。在實際應用中，通常將屏蔽和接地結(jié)合起來應用，往往 能解決大局部的干擾問題。如果將屏蔽層在信號側(cè)與儀表側(cè) 均接地，那么地電位差會通過屏蔽層形成回路，由于地電阻通 常比屏蔽層的電阻小得多，所以在屏蔽層上就會形成電位梯 度，并通過屏蔽層與信號導線間的分布電容耦合到信號電路 中去，因此屏蔽層也必須一點接地。并且，信號導線屏蔽層 接地應與系統(tǒng)接地同側(cè)，如4所示。即當不接地的信號源與 接地的二次儀表放大器相連時，屏蔽層應如4a）所示接至放 大器的公共端，而當信號源接地、放大器浮地時，屏蔽層應 如4b）所示接至信號源公共端。事實上，由于二次儀表的外殼為了平安需要接地。而儀 表的輸入端與外殼之間一定存在分布電容和漏電阻，浮地不 可能把泄漏途徑完全切斷，因此，必要的時候，通常采用的 是雙層屏蔽浮地保護。也就是在二次儀表的外殼內(nèi)再套一個內(nèi)屏蔽層，內(nèi)屏蔽 層與信號輸入端以及外殼之間均不作電氣連接，內(nèi)屏蔽層引 出一條導線與信號導線的屏蔽層相連接，在信號源處一點接 地，這樣使二次儀表的輸入保護屏蔽及信號屏蔽對信號源穩(wěn) 定起來，處于