測控儀器中抗干擾技術及應用策略探究

摘 要：隨著科技的發展，人類科技的探索步伐也逐漸的深入，由原來的陸地探索，到后來的海洋探索、太空探索，再到目前的地殼探索、微生物探索。探索的內容也由原來的單一變得越來越廣泛，然而在探索的過程中使用的測控儀器設備卻受到了科技的限制，在各種的干擾下，無法準確的測量出相應的參數，給科技工作的開展帶來了難度。我國自上世紀以來就重視儀器設備的研發與創造，縮小了與發達國家在這方面之間的差距。本文就如何使用抗干擾技術保證測控儀器設備的正常使用展開討論。

關鍵詞：測控儀器；抗干擾技術；策略研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.031

近年來，隨著科技的發展，抗干擾技術發展越來越成熟，并且應用的范圍也越來越廣，在一定程度上推動了經濟的發展和維護了地區的穩定發展。測控儀器的抗干擾是一項比較復雜的工作，他們的抗干擾性能沒有固定的模板，所以每一件測控儀器的抗干擾性能的實現都是一個反復試驗的過程，并且自由度大，基本上都是要具體問題具體分析。本文從實踐的角度出發，從技術層面對測控儀器的抗干擾技術應用進行講解和說明。

1 常見的干擾源以及對系統的干擾

在實際工作中，測控儀器設備接收到的不僅只是有用的信號，其中還會摻雜著一些與被測信號無關的電流、電壓的存在，對于這種沒有價值或者沒有用處的電流或者電壓統稱之為“干擾”，也叫噪音。對于測量的結果來說，如果這些干擾沒有得到很好的處理，就會使得測量的結果與真實情況大相徑庭。更有甚者，如果干擾的強度過于強大，那么干擾就會導致設備無法正常使用或者直接毀壞。根據大量的時間數據可以看出，抗干擾性能夠對于任何一個電子設備來說都是一項重要的參數，所以DCS、現場總線技術在實際的需求下迅猛給發展，能夠將目前工作中存在的大部分干擾進行排除。

2 接地抗干擾

在測控儀器使用的過程中，一些因素往往會干擾測控儀器的使用，為了排除這些干擾因素的干擾作用，往往在連接測控儀器的時候要進行接地。對于一些大型的且具有統一型號電路的測控設備，為了減少接地的工作量，可以統一進行的接地操作處理。這里說的接地就是利用一個低電阻的導線將一個等電位點或者等電位面連接起來，構成一個基準電位，接地的測控儀器設備既能夠防止受到磁場或者電位差的影響，也可以實現最大程度的保證數據的真實有效性。但是不能偶忽略的是，我們為了減少干擾的而引入的地線也是一條重要的干擾通道，所以也應該加以注意。在一個十分復雜而又規模巨大的測控系統中，測控儀器的類型根據實際需要往往具有多種，即既有高頻信號，也有低頻信號；既有強電電路，也有弱電電路；既有使用開關進行控制的設備，也有敏感度很高的弱電信號裝置。所以這些由于信號不同，所以往往不能夠使用同一種地線，一般分為信號地線、信號源地線、伏在地線等等。由于信號電路的不用，所以直接決定著接地形式的不通，下面就從串聯單點接地、并聯單點接地以及多點接地的家督進行分析。

2.1 串聯方式的測控儀器接地抗干擾（也成為串聯單點接地）

公共的地線上是存在著一定的電阻的，這些電阻往往會阻礙測控儀器的使用，下面就用圖形的方式對串聯方式下測控儀器的抗干性能在受到電阻作用時候的影響進行說明。

如上圖（1）所示每一件測控儀器都是在電流或者電阻的影響下進行工作的，由于這些電阻的阻值較小，所以一般的情況下沒有被人們所注意，但是他們的微笑營銷卻給測控儀器的精確度帶來了消極影響。從電阻耦合的角度來看，這種接地干擾技術并不是十分優越的。

2.2 并聯方式的測控儀器接地抗干擾

如下圖所示，較之串聯相比，電阻對以并聯方式的連接的測控儀器的影響最小，主要原因在于以并聯方式連接的測控設備都有自己的運行線路，不會受到其他電路電阻的影響，至于其本身的電阻電流有關。所以用并聯的方式進行連接對于測控儀器來說能夠有效的減少電阻的不利影響，特別是對于低頻電路來說。

2.3 多點接地

但是并不是所有的電路都是低頻電路，也就是說并聯單點接地的方法還是會受到局限性的。對于高頻電路，如下圖所示

地線系統的構造是用導線將機殼或者機殼表面上的扁粗金屬導體進行連接，在一般情況下，也可以用導電條進行連接成網。但是由于這也側空氣都會受到電路地電位的影響，所以為了消除這種影響，就需要將這些地線盡可能的縮短，減少他的電阻。上面說的兩種情況都是單點接地系統，多點接地系統相對于單點接地系統來說構造更為簡單，而且可以將接地線改短，減少高頻駐波。總而言之，多點接地只適用于高頻電路，對于低頻電路萊說，測控設備的精度就會受到嚴重的影響。

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3 屏蔽抗干擾技術

從字面的含義來看，屏蔽指的是遮蔽或者阻擋的意思。當然其實際含義還要聯系實際情況，進行具體的分析。例如宇航員在外太空進行科技作業的時候，使用的東西往往帶有“屏蔽”的字眼，如屏蔽膜、屏蔽服等，這里的屏蔽就與上面的意思有所不同，帶有隔離的意思，指的是這些東西能夠防止某些東西對人體造成傷害。在測控設備上，屏蔽的意思與“隔離”的意思大同小異，根據金屬隔離的原理，對于空間的電場、磁場或者電磁耦合的部門隔離開來，這種隔離的對象可以是完全相反的兩部分，也就是說可以是干擾源，也可以是容易被干擾源干擾的測控設備。隔離干擾源就能夠阻止他對外進行干擾，將他禁錮在一定的框架里，隔離測控儀器設備是為了保護設備受到干擾源的干擾。

3.1 電場屏蔽

干擾源產生的干擾形式有很多，一般有電流干擾，電阻干擾以及電壓干擾等，當干擾的形式是電壓干擾的時候，干擾源和測控儀器就會在電壓的作用下產生容性電場耦合。對于這種情況而言，電場屏蔽方法是最有效果的一種方法。

3.2 屏蔽連接

需要屏蔽的測控設備雖然已經接地，從理論上說測控精度應該是十分精確的，但是在實際工作中，卻往往出現實際測控精度與理論不符的情況，對于這種問題而言，主要是接地屏蔽設備出現電荷泄露，導致大量的電流流經設備，在設備的上形成渦流電磁場，這個電磁場就會對設備的測量精度造成干擾。如果測控儀器本身與儀器的信號源存在著一定的物理位移，這樣就可以用一根電纜將其連接起來，構成一個完整的電屏蔽。

4 結語

對著科學技術的發展，對測控精度的要求越來越高，傳統的測量工具已經不再滿足科技發展的需要，但是在當新的測控設備誕生的時候，發現干擾在一定程度上會影響測控的精度，而且如果設備長期在干擾的狀況下運行，不僅科技人員無法對其正常的使用，而且還有折損它本身的使用壽命。干擾的類型有很多，對于儀器本身的內部干擾來說，由于物理距離較近，可以采用正確接地的方法。此外，當屏蔽的對象是線路還有電纜的時候，可以使用合理布線或者濾波的方法。最為重要的是，各種抗干擾的方法都有自己的使用范圍，即獨特的抗干擾作用，所以要想增加抗干擾的強度，可以將多種方法進行結合使用。

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