測控儀器干擾源分析及抗干擾技術

宣建麗

摘要：儀器及測控系統的優化性，往往會直觀影響現代工業生產裝置的平穩及安全化運行，系統的抗干擾能力同樣也對整體系統的可靠運行密切相關。一般而言，干擾的存在會使具體測控儀器難以順利運作，因而，為規避干擾對測控結論的消極影響，亟需對干擾進行恰當的屏蔽等。

關鍵詞：測控儀器;抗干擾技術;探析

引言

“干擾”即指，在工程測量期間除去有用信號，受各類因素影響后產生的一些無關于被測信號的電流或電壓。在實際測量期間，若未能優化處理這類干擾，就極易產生各類非客觀性的測量結果，甚至還會出現測控儀器失誤判斷并發出錯誤指令的現象。基于此，有針對性地探究與研習測控儀器的抗干擾技術，積極提升其抗干擾性能非常重要。

一、干擾來源

（一）電磁感應

該項來源即就是磁耦合。具體是指聯通信號源與儀表間的涉及導線，與儀表中的配線經由磁耦合在電路中產生干擾。譬如，功率較大的高壓電網、變壓器以及交流電機等，其就近區域會存在較強的交變磁場，當對應儀表閉合回路處于該變化的磁場中時，便會順勢產生感應電勢。而該感應電動勢相串聯于有用信號時，并且信號源與儀表間的距離較遠時，該項干擾情況就尤為突顯。此時，有意識地把導線遠離強用電設備與動力網，適時調整走線的趨向并減少導線的回路面積，可顯著減少該電磁感應干擾。

（二）靜電感應

處于相對關系中的兩個物體，若其中一個發生電位變化，所產生的電容也會使另一物體出現電位變動。干擾源是經由電容性耦合在回路中產生干擾，其屬于兩電場互相作用后的產成結果。當對兩根信號線及動力線進行平行敷設時，動力線與兩根信號線之間的距離并不一致，實際分布的電容也并不相等，該狀況下兩根信號導線中會產生電位差，產生的干擾信號往往有幾十毫伏或更大;而將信號線有機扭絞起來進行敷設，就會使電場在兩信號線中產生的電位差極大地減小。其中，運用靜電屏蔽方式，常會使干擾形成的感應電勢減小至1＼100-1＼1000。

（三）附加熱電勢及化學電勢

該方面主要是受差異化金屬形成熱電勢與金屬腐蝕等狀況，并后續產生出的化學電勢。當其處于電回路模式時便會產生干擾，該類干擾頻繁以直流形式出現，往往在彈簧繼電器或接線端子板等處易出現熱電勢。

（四）振動干擾

即指導線在磁場內運動時，會適時產生感應電動勢，其會產生系列干擾信號，在振動環境當中，為有效減少振動干擾，常可將信號導線進行有機定固。

（五）差異化地電位的引入

在大地中，差異化的接地點內常會存在電位差，特別是在大功率用電設備的就近區域，當該類設備的絕緣性能較弱時，其中的電位差就會更大。在儀表使用過程中，基本都是在輸入回路中存在不少于兩個的接地點，該狀況下就將差異化接地點內的電位差有機引入儀表中。該類地電位差時長會超過1-10V，其同時出現在兩根信號導線中，以靜電耦合的方式，可以在兩輸入端感應出對地的共同電壓，從而通過共模干擾的形式呈現。該共模干擾并不直接與信號進行疊加，不會直觀化影響儀表，但它常可基于測量系統產生對地泄漏電流，之后泄漏電流以電阻耦合直接作用于儀表，從而產生干擾。

（六）脈沖電壓

通過繼電器、開關及電機等負載產生的脈沖電壓，不但可對模擬電路產生效用，還會對數字電路產生干擾。

二、關于接地抗干擾技術

各類儀器設備都不可缺少接地，具體的接地，即指將某點與一個等電位點或等電位面通過低電阻導線進行聯結，從而構成一個基準電位。地線屬于引入干擾的必要通道，在較大的測控系統中，常會涵括各種類別的測試儀器，由于差異類型的信號電路也應當存在異同性的地線，譬如，信號、信號源及負載地線等。在同一類信號電路中，往往具備一個共同的接地系統，但時常也應依據信號電路的不同，有機采取差異化的接地形式。

（一）串聯單點接地

公共地線并不是理想化的純導線，其存在一定的電阻，而即便導線的電阻很小，也會在電路間產生干擾，該方面常常會被民眾所淡漠化。各電路接地電壓都會受其它電路及電流的影響，運用該類接地方式期間，弱信號電路應置于最近處接地，而從抑制電阻耦合的維度觀看，該類接地方式非常不可取。

（二）并聯單點接地

該并聯單點接地方式可有效規避電阻耦合干擾，由于各電路的接地電位僅與自身的電流有關，即并不受其它相關電路與電流的影響，所以，該類接地方式往往最適用于低頻。

（三）多點接地

該方式更適宜于高頻電路。地線系統是連接于機殼的扁粗金屬導體或是機殼本身，也常會用導電條聯結成網，或以一塊金屬網板作為地線。為降低電路地電位，每個電路的相應地線都應當進行有機縮短，以減少接地線阻抗。多點接地系統的優勢特征較為顯著，譬如電路構成簡便、高頻駐波現象出現頻率較小等。而當進行多點接地之后，設備內部就會增加眾多的地線回路，這些都會對低電平信號電路產生干擾影響。經由綜合化考慮，一般進行對接地方式的選擇時，對頻率小于1MHz的情況有機選用一點接地方式，超出10MHz時，則應選用多點接地方式。而對處于既定區間內的情況，若選擇一點接地，對應的地線長度需小于或等于波長的1＼20，反之，則選用多點接地方式。

三、屏蔽技術闡釋

（一）電場屏蔽

干擾源所產生干擾是通過電壓形式出現時，干擾源與測控儀器之間就實存容性電場耦合。以上相關境況下，電場屏蔽就是最高效的抗干擾手段。

（二）屏蔽連接

當屏蔽接地體中存在電荷泄放時，屏蔽體上將會有機產生渦流電磁場，并有機形成對屏蔽導體的電磁干擾。當測控儀器的信號源距儀器有一定的長度時，運用屏蔽電纜線便可將二者維系聯結起來，從而形成一個完備的電屏蔽，后續可通過屏蔽所處點連接信號地便可極大減少干擾。

四、結束語

各方式在測控儀器中都具有特殊抑制效用，但多數是互存聯系的，因此，就測控儀器抗干擾而言，可有機結合接地及屏蔽，以有效將干擾最大化降低。

參考文獻：

[1]李冬.智能彈藥被動探測器干擾與抗干擾技術研究[D].2017.

[2]王邃.數字信號遠距離傳輸的抗干擾技術研究[J].電子測試，2019（13）.

作者單位：浙江鈦石紡織檢測研究院有限公司