數據采集系統信號干擾問題的分析解決

楊羽

摘 要：在數據采集的過程中由于不同因素的干擾問題，而產生大量的信號干擾問題，這些問題的來源不同，即產生的環境因素和原因不同，本文就數據采集系統中的信號干擾問題進行分析，并針對性提出有效抗干擾的合理手段措施，為更好的處理數據采集系統的信號干擾問題提供理論依據。

關鍵詞：數據采集系統 信號干擾 抗干擾

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0024-01

隨著科技的進步和技術的需要，數據采集系統被越來越廣泛的應用，在大量的實踐和應用中發現，數據采集系統對信息的獲取和數據的分析有著重要作用，但同時數據采集系統的信號不斷受到各種因素的干擾，導致工作效率的降低。

1 數據采集系統信號干擾問題分析

數據采集系統是一個復雜而高效的信息獲取分析系統，能夠對生產工作提高一定的效率，同時促進效益的增加，如圖1所示，數據采集系統的具體結構圖。

在數據采集系統運行的環境中，多為復雜惡劣的工作現場，對數據采集系統信號的干擾因素較多，對數據采集的最終結果有著一定的制約和影響作用，通過對各種干擾因素的不同特征，可以詳細分為幾類。

1.1 干擾的內外部影響

在數據采集系統運行中，信號會受到來自系統內外部的影響。內部的信號干擾主要包括電路自身產生的干擾問題，電路中由于工作運行產生的電阻受熱噪聲，長期運行中電路元件的沒有及時更新造成的運行效果變更，或者由于晶體管與其他配件配合的工作噪聲；外部的信號干擾噪聲主要是系統運行外部的因素影響，包括由于運行過程中的處理不當引起的火花，或者由于設備之間產生的電磁信號干擾，同時外界產生的任何電磁波信號都會對數據采集系統運行造成影響，干擾信號的收集分析，如雷電輻射等。[1]

1.2 干擾信號的影響頻率

在數據采集系統的運行過程中，對于干擾信號的分析過程發現，信號受干擾的過程具有一定的規律性，例如通常會有一成不變的信號干擾源，這種篤定的信號干擾主要是由于數據采集系統附近一直存在較強的電力設備運行，造成干擾源的不間斷，形成固定干擾信號；[2]還會出現不定性的信號干擾出現，這種信號干擾存在不穩定性和不固定性，對數據采集的影響間歇性干擾，這種不固定的信號干擾通常是由于電信運行設備外界環境的偶然性干擾，例如某些電氣設備的突然中斷或其他電器設備的異常影響，都會帶來信號干擾，針對這些不固定的信號干擾，沒有針對性的手段進行預測，防止其出現。

1.3 不同類型的信號干擾

對數據采集系統中的信號干擾分析可以得出：干擾信號可以分為靜電干擾、磁場藕合干擾、電磁輻射干擾以及電導通路藕合干擾。靜電干擾主要是指寄生電容在電氣設備之間產生的干擾，這種干擾也會來自于人體和電氣設備之間的摩擦靜電，從而造成信號的干擾；磁場藕合干擾主要是指閉合回路中產生的電流感應干擾，這種閉合回路是由變壓器、電動機以及其他電器之間的磁場信號傳輸，這種傳輸的感應中出現交流干擾；[3]電磁輻射干擾主要是指受到數據采集系統周圍環境的輻射干擾，這種干擾通常是由于大功率裝置運行過程中產生的高頻地磁波輻射造成的，是信號干擾的主要類型；電導通路藕合干擾主要是指電流回路上的阻礙性干擾，這種干擾是由于電流形成的接點不同，運行中由于多回路阻抗因素產生噪聲，對信號造成干擾。

1.4 數據采集系統軟件操作造成的干擾

在數據采集系統的操作過程中，軟件的操作不當也會引起信號的干擾，如數據算法的不合理因素，在系統處理數據的過程中程序運算的相似性對數據的結果存在一定的誤差性，因此產生信號的干擾，對最后的數據處理和動作運行產生誤導。在數據的計算過程中，由于計算設備的計算精度問題，產生不定的信號干擾問題。

2 提高數據采集系統信號抗干擾的有效措施

為提高數據采集系統運行的高效性，減少信號干擾性，要不斷加強信號抗干擾措施，提高整體工作運行效率，促進經濟效益的獲取。為提高數據采集系統信號的抗干擾性，可以通過以下措施進行有效推行。

2.1 安置隔離變壓器設備

為有效減少噪聲的產生，降低寄生電容數值是最直接的方式，能夠有效的提高抗干擾能力。在數據采集系統中，與電網之間連接的地線會形成一個電流回路，而兩者之間存在一定的電位差，電位差的存在使兩者之間產生噪聲，造成信號的干擾，通過按著隔離變壓器，能夠將數據采集系統和電網有效的隔離開，降低寄生電容，減少噪聲產生，達到提高抗干擾性能的目的。[4]

2.2 采用電源低通濾波器

由于電網的干擾大部分是高次諧波，采用低通濾波器來濾除大于50 Hz的高次諧波，改善電源的性能。為了防止濾波器進入磁飽和，應在濾波器前面加設一個分布參數噪聲衰減器。使用低通濾波器時應注意：低通濾波器本身應屏蔽，且屏蔽盒與系統的機殼要保持良好的接觸。為減少耦合，所用導線要靠近地面走線。濾波器的輸入與輸出端要進行有效隔離。濾波器的位置應盡量靠近需要濾波的地方，其間的連線也要進行屏蔽。

2.3 保證電路的接地原則

為有效降低噪聲，在接地技術方面要注意接地線的選擇，保證電路接地的距離較短，在數字地和模擬地的選擇連接上，要選擇一點進行連接，保證一點地的原則，能夠很好的杜絕出現共模干擾的現象發生。同時要注意接地線路的接地線粗細合格，盡量加粗。

3 結語

通過上述分析可以總結得出，在數據采集系統中，信號的干擾問題十分嚴重，對整體的數據采集過程造成了一定的制約，對數據處理結果以及準確性造成了重要影響，因此，加強數據采集系統的信號抗干擾措施十分必要。對數據采集系統信號干擾問題的處理過程中，要對實際場地進行深入調查了解，確定具體干擾因素并進行針對性解決，以保證數據采集系統的工作的正常。

參考文獻

[1] 姜云耀，劉志國，張金生，等.箭載計算機信號產生與數據采集系統設計研究[J].科學技術與工程，2013（11）：22-25.

[2] 董翰川.基于DSP的ATEM信號數據采集系統研究與設計[D].成都：成都理工大學，2012（5）.

[3] 喬巍，杜愛玲，陳春，等.高速數據采集系統信號調理電路的設計[J].電子技術，2012（4）：99-102.

[4] 李京蔓.多通道數據采集系統中高精度抗干擾問題的研究[D].太原：中北大學，2013（6）.endprint