微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)綜合策略

文/王維佳

微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)受外界環(huán)境影響較大，一旦外部環(huán)境加大干擾影響，就會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行陷入困境。干擾信號(hào)包括有用信號(hào)和雜散信號(hào)，雜散信號(hào)會(huì)阻斷數(shù)據(jù)傳輸，影響微型計(jì)算機(jī)的測(cè)控效率。對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)電磁干擾問題比較常見，很容易破壞數(shù)據(jù)，使測(cè)控系統(tǒng)無法發(fā)揮效用。在這種情況下，必須應(yīng)用抗干擾技術(shù)，降低計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行的故障率。

1 微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的干擾影響

1.1 加大數(shù)據(jù)誤差

外部干擾會(huì)進(jìn)入到信號(hào)輸入通道中，對(duì)系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行干擾。有用信號(hào)受到干擾信號(hào)的影響，會(huì)出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差。如果有用信號(hào)的強(qiáng)度加大，干擾信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的影響會(huì)趨向減弱狀態(tài)；如果有用信號(hào)的強(qiáng)度較小，干擾信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)采集的干擾會(huì)持續(xù)加劇，使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差。

1.2 影響控制狀態(tài)

微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在運(yùn)作過程中需要接收信號(hào)和傳遞信號(hào)，且其所傳遞的控制信號(hào)比較強(qiáng)。在一般情況下，控制信號(hào)不容易受到外部干擾。但是狀態(tài)信號(hào)的強(qiáng)度比較小，容易受到外部干擾。當(dāng)狀態(tài)信號(hào)與控制信號(hào)融合，控制信號(hào)不免會(huì)受到影響，使計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的控制狀態(tài)失調(diào)。

1.3 數(shù)據(jù)受損嚴(yán)重

對(duì)微型計(jì)算機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中有RAM儲(chǔ)存器，且這一儲(chǔ)存器具有突出的讀寫功能。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)受到外部環(huán)境的干擾，RAM儲(chǔ)存器會(huì)發(fā)生變化，其中的數(shù)據(jù)可能發(fā)生改變。程序數(shù)據(jù)雖然不易發(fā)生篡改現(xiàn)象，但是RAM儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)卻難以擺脫干擾影響，導(dǎo)致了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的損壞。

1.4 系統(tǒng)運(yùn)行失穩(wěn)

在微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，CPU占據(jù)著非常重要的位置。一旦CPU程序受到干擾，就會(huì)影響微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，阻礙程序的有效執(zhí)行。當(dāng)外部環(huán)境的干擾持續(xù)加大，系統(tǒng)內(nèi)部程序執(zhí)行將全部失效，使系統(tǒng)進(jìn)入癱瘓狀態(tài)。

2 硬件抗干擾技術(shù)綜合策略

2.1 電源系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)最容易受到交流電源系統(tǒng)的影響，交流電源系統(tǒng)的危害性較大，污染范圍非常廣泛。在工業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，交流電源系統(tǒng)的污染問題頻繁發(fā)生。交流電理想頻率狀態(tài)為五十赫茲，但是受到負(fù)載影響，電源電壓波動(dòng)較大，交流電的尖峰脈沖可以達(dá)到幾千伏，這會(huì)給系統(tǒng)帶來致命傷害。為了抵抗交流電源系統(tǒng)的干擾，可以采用如下幾種技術(shù)舉措：

（1）可以應(yīng)用電子交流穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器可以將電壓穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)，避免交流電源系統(tǒng)的電壓過大或過小，同時(shí)可以對(duì)電壓波形畸變進(jìn)行有效控制，保證電力的持續(xù)供應(yīng)。

（2）可以應(yīng)用低通濾波器，對(duì)高次諧波進(jìn)行過濾。

（3）可以采用隔離變壓器，對(duì)交流電源系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行隔斷。

（4）可以采用雙T濾波器，消除五十赫茲工頻干擾。

（5）可以應(yīng)用UPS，對(duì)RAM儲(chǔ)存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，避免儲(chǔ)存器數(shù)據(jù)丟失對(duì)測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行造成不利影響。

（6）可以采用并行供電方式，安裝穩(wěn)壓集成塊，避免局部對(duì)整體系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響。

2.2 I/O通道的抗干擾技術(shù)

干擾信號(hào)可以從I/O通道中進(jìn)入，并對(duì)信號(hào)電纜產(chǎn)生影響。為了抵抗I/O通道的干擾，可以采用如下幾種技術(shù)舉措：

（1）可以采用硬件濾波的方式。在干擾信號(hào)進(jìn)入之前，可以應(yīng)用低通濾波器，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行排除。RC濾波器的使用成本較小，使用范圍比較廣泛。有源濾波器對(duì)五十赫茲以下的信號(hào)干擾力度較大。不同濾波器的效果不同，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

（2）可以采用信號(hào)屏蔽的方式。很多微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)受到外部環(huán)境的影響，面臨的干擾問題比較嚴(yán)重，可以采用信號(hào)屏蔽方式，形成不同的屏蔽層。

（3）可以采用差動(dòng)方式傳遞信號(hào)。差動(dòng)方式傳遞信號(hào)可以削弱噪聲影響，對(duì)共模噪聲進(jìn)行抑制。

（4）可以采用光纖方式傳遞信號(hào)。光纖的傳遞距離比較長(zhǎng)，而且損耗相對(duì)較小，適用于主機(jī)之間的通信。

2.3 接地抗干擾技術(shù)

為了保證微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要解決接地問題，保證接地點(diǎn)的可靠性。為了提高接地抗干擾水平，可以采用以下幾種技術(shù)舉措：

（1）可以采用單點(diǎn)接地方式，應(yīng)用分別匯流方法，并形成多層匯流條。

（2）可以采用主機(jī)接地的方法，將主機(jī)的外殼作為一層屏蔽。

（3）可以構(gòu)建不同的屏蔽層，并且只在一點(diǎn)接地。

3 軟件抗干擾技術(shù)綜合策略

3.1 數(shù)字濾波抗干擾技術(shù)

在抗干擾過程中，也可以應(yīng)用數(shù)字濾波軟件。在應(yīng)用數(shù)字濾波軟件的過程中，濾波器可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，有效排除干擾信號(hào)。數(shù)字濾波軟件可以對(duì)各類信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和統(tǒng)一處理，查表法是非常常見的測(cè)控方法，可以降低信號(hào)邏輯運(yùn)算的難度。

3.2 軟件冗余抗干擾技術(shù)

與數(shù)字濾波抗干擾技術(shù)相比，軟件冗余抗干擾技術(shù)原理相對(duì)復(fù)雜，具體包括以下幾項(xiàng)：第一是指令復(fù)執(zhí)。在程序運(yùn)行的過程中，如果出現(xiàn)了失誤，需要重新執(zhí)行指令，克服故障問題。指令復(fù)執(zhí)的要求具有科學(xué)性特征，次數(shù)沒有統(tǒng)一規(guī)定。第二是程序卷回。在程序運(yùn)行的過程中，需要對(duì)某一段程序進(jìn)行重復(fù)執(zhí)行，因此要對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行分段。卷回的次數(shù)同樣沒有規(guī)定，直到故障徹底清零。

3.3 監(jiān)控定時(shí)器抗干擾技術(shù)

為了提高測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾水平，還可以應(yīng)用監(jiān)控定時(shí)器，對(duì)測(cè)控應(yīng)用程序的路徑進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保路徑返回的準(zhǔn)時(shí)性、有效性。一般來說，監(jiān)控定時(shí)器經(jīng)常被應(yīng)用在無人值守的微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中。

4 結(jié)論

綜上所述，微型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中容易受到外部環(huán)境影響，需要采用科學(xué)的抗干擾技術(shù)。