電子測控系統的特征分析與抗干擾方案研究

呂玉良

（太原工業學院電子工程系，山西 太原 030008）

電子測控系統現階段已經在相關行業得到了廣泛應用，尤其是汽車以及飛行器等領域，電子測控系統發揮了非常重要的作用。高校對于電子測控技術的教學，也在課時和實踐應用方面加大了重視，讓學生在掌握基礎理論的同時，也能夠在實踐中運用。鑒于此，針對電子測控系統的實踐應用，分析測控系統特征，并且總結抗干擾方案。

1 電子測控系統特征

1.1 目的性

電子測控技術的運用，主要是解決系統中存在的問題。以汽車為例，要解決汽車系統中存在的問題，如果只是依靠機械系統是無法快速解決的。比如為了對汽車行駛過程中的安全性提供保證，一般會使用ABS，針對新能源汽車運行過程中存在的平穩性、操控性等問題，一般通過懸架控制的方式加以解決，運用動力轉向則是將停車、低速駕駛過程中的轉向力問題加以解決，并且使其能夠在高速行駛途中保證路感?？傮w而言，電子測控系統的運用，特征主要體現為以下幾個方面：其一，改善性能，提高安全性。保證安全性是電子測控系統應用的基本。例如在汽車中應用電子測控系統，不管是反向運動還是側向運動，都不會對車輛造成比較大的顛簸與沖擊。其二，控制行駛姿態。當車輛處于轉向、制動、加速狀態下，會有側傾、縱傾行為的出現，使用電子測控系統，能夠對駕駛員安全提供保證，使車輛有最為舒適的水平位置。在電子測控技術，能夠提高整體系統的反應力，針對發出的指示能夠快速給予響應。

1.2 相關性

電子測控技術之間的關聯性比較緊密，在實際運用過程中也要對其加以考慮，否則將會對后期結果造成影響。比如對汽車系統進行測控，針對主動懸架若測控過程中沒有考慮到防滑制動系統，便會在汽車急剎車時出現搖擺以及上下起伏的現象。導致這一現象的原因，是主動懸架在防滑制動系統波動方面呈現出反響。再如，汽車的主動懸架能夠避免車輛側傾問題，但是也對四輪轉向系統橫擺響應發揮造成沖擊。這時如果想要利用4WS對橫擺響應進行完善，那么將會降低主動懸架側傾收斂效果。

1.3 層次性

電子測控系統本身體現了層次感，主要有3個層次：（1）綜合控制系統。（2）子系統。（3）制動控制系統。如果將這3個系統是為獨立的控制層次，這3個層次相加便生成了第4個層次。

2 干擾來源與渠道

2.1 干擾來源

2.1.1 空間干擾

所謂空間干擾，即電磁場在線路、導線、殼體輻射等空間面臨的干擾。這些空間形成的干擾，主要是從測控系統內、外部發出。其中任意一個線路或者導線都包含輻射與調制。

2.1.2 測控通道干擾

測控系統在傳輸信息時，難免會面臨干擾。這種長線傳輸是導致干擾的主要原因。因為測控系統信號頻率是持續變化的，測控系統長線傳輸也成為必然操作，如此一來會導致信號延時與通道干擾等問題。

2.1.3 供電系統干擾

電子測控系統面臨的最嚴重干擾是電源污染，近年來電源污染也日益嚴重，進而為電子測控系統的運行帶來干擾。

2.2 干擾渠道

電子測控系統的干擾渠道比較多樣化，一般有寄生藕合、電磁輻射這兩種，下文對其展開了分析。

2.2.1 寄生耦合

（1）公共阻抗藕合。在電子測控設備中，地電阻與電源內阻是公共阻抗中最為常見的兩種形式，不管哪一種電源和輸電線，其中均有內阻，電子測控過程中，一般會對儀器提出公共接地點的要求，接地焊片可能有氧化和虛焊的問題，導致和地線形成接觸電阻，這時就需要重點考慮地線電阻率。如果不能接地，阻值無法忽略。因為外電磁干擾和不同電路單元、電路底板共同使用同一根地線，所以會在接地電阻發現干擾電動勢，導致測控結果出現失誤。如果幾個電路單元以及電路底板使用的直流電源為同一組，這時會在電源內阻的作用下出現耦合，導致測控系統出現自激振蕩、信號串擾等現象。

（2）分布電容耦合。電子測控設備當中的電路板、接線等，都有非常繁瑣的分布電容。如果系統運行頻率比較高，分布電容導致的影響會直接忽略。但是如果后果比較嚴重，便會對最終測控結果帶來影響。

（3）分布電感耦合。其實導線在低頻條件下可以視為導體，但是在高頻條件下，分布電感產生的影響無法被忽略不計。針對測控設備內的電感線圈以及變壓器等元器件，特別要注意不能利用互感、電磁耦合等構成非正常信號通道。

2.2.2 電磁輻射耦合

如果測控系統工作頻率非常高，這時傳輸線與控制線等都會體現出天線效應，會發射調試好的信號，以此形成非正常通道。

3 電子測控系統抗干擾方案

通常，電子測控系統的干擾來源與渠道都比較繁瑣，實際測控工作中，需要結合實際情況選擇合理的解決措施，制定抗干擾方案，下文對這一問題展開分析。

3.1 盡量降低干擾源影響

針對電子測控系統干擾源，可以選擇電磁屏蔽的方式，盡量降低干擾源形成的影響。但是對于一些干擾源，也可以選擇簡便的措施防干擾，降低干擾電平。比如針對電路繼電器進行電子測控，因為實際測控過程中很有可能在通斷時形成電火花，進而導致電磁干擾，為了避免干擾源影響，建議在二觸點之間增加RC吸收回路，也可以在觸點之間增加滅弧電容，以此達到抗干擾的目的。

3.2 保證地線設計合理性

只有保證地線設計的合理性，才能夠有效抗干擾，充分結合接地、屏蔽地線，也能夠解決其他干擾問題。電子測控系統的接地非常繁瑣，其中包括系統地、機殼地、數字地、模擬地等諸多地線，更要合理設計。這時需要遵循接地線設計基本原則，即不同電路單元內部的電路要以就近原則接地，隨后再與信號傳輸方向總接地連接。接地線不能過長，針對各個頻率、電平的接地線要區分開，數字地以及模擬地二者也要區分開。

低頻電路當中的布線和、元器件間并不具備非常強的電感，接地電路生成的環流，也會形成非常大的干擾，所以屏蔽線建議使用一點接地的形式;如果信號的工作頻率比較高，會提高地線阻抗，這時建議將地線阻抗降低，需要應用就近多點接地法。如果電路板中同時包含了高速邏輯電路和線性電路，這時要盡量將二者區分，地線不能混淆，分別連接電源端地線。

3.3 降低公共藕合影響

降低公共耦合影響，不能在高頻高增益、信號電平二者差距比較大的設備、電路板中使用同一個直流電壓。如果必須要公用，則要選擇內阻比較小的穩壓電源。同時，也要執行退耦操作，針對印刷電路板重點位置放置去耦電容。為了降低供電系統電源污染導致的影響，建議應用交流穩壓器、低通濾波器等設備，為穩定性提供保證，并且加強抗共模干擾水平，避免電源高次諧波導致的影響。

3.4 避免傳輸通道長線影響

為了避免長線傳輸帶來的影響，最為可行的舉措是配置阻抗。在長線傳輸過程中，如果阻抗不匹配，傳輸線將會出現反射，導致信號失真。出現這一問題的原因，在于電子測控系統速度和傳輸線長度。阻抗匹配需要重點對傳輸線、負載匹配進行考慮，并且保證傳輸線和不同信號源能夠有效匹配。

3.5 避免分布參數影響

針對這一點，建議從選擇布局電路底板元器件部位著手，高增益與高頻電路輸入輸出端，二者距離不能過近，如果有需要可以采取屏蔽措施。實際操作過程中，人體不要與測控設備高頻部分距離過近，傳輸高頻信號建議應用金屬屏蔽線。避免分布電感導致的影響，測控過程中所使用的接線不能過短，并且要合理區分交流、直流等多種接線，電路板中不同線圈以及變壓器等，也要保證接排位置的合理性，如果有必要的話建議屏蔽。在電子測控系統當中，干擾是一個非常復雜的問題，要想真正解決也帶有一定的困難，然而不管任何干擾只要了解干擾來源與途徑，便可以制定一套科學、可行的抗干擾方案，保證電子測控系統工作效率與質量。

4 結語

綜上所述，電子測控技術的應用本身面臨一系列問題，特別是電源干擾問題，為此合理解決這一問題，需要了解干擾的來源與渠道，掌握電子測控系統特征，制定一套合理的抗干擾方案，一方面提高電子測控系統運行效率，另一方面有助于高校電子測控技術方面的教學。

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