儀器儀表抑制干擾的有效策略

宋長勇

（云南電網有限責任公司昆明供電局 云南省昆明市 650000）

儀器儀表的干擾源較多，應該清楚地了解相關的干擾要素，明確多種干擾源的問題，實現合理的抑制，保證儀器儀表的正常工作狀態[1]。儀器儀表在實際使用的時候，若是受到了電磁的干擾，將會直接影響到設備的使用性能，對電磁兼容性進行合理的設計與處理，可以讓儀器儀表正常工作，不會受到大幅度的電磁干擾。近些年，關于儀器儀表的抑制干擾問題備受關注，國家也出臺了相關的標準，目的是為儀器儀表的正常使用提供有力的支持。

1 儀器儀表干擾要素分析

1.1 干擾源

儀器儀表實際運用的時候，可能出現電磁干擾源，由此便與電磁系和電流系相互排斥。測量電壓的時候，電磁系的輻射作用明顯，由此表現出十分混亂的電波，直接影響到電流的穩定運行狀態，電磁系內部的混亂電波也能出現干擾源。干擾源的種類較多，如導航系統、瞬間開關、電暈放電和電磁脈沖等，不同的情況所產生的干擾形式不同。

1.2 干擾源的形成

如儀器儀表中的電源開關，在特定的情況之下，可能會出現干擾電源開關的因素，從而出現瞬間的連接和斷開，由此便導致瞬間的電壓和電流出現，與雜散的電磁場呈現出連接的狀態，逐步演變為電磁干擾模式；儀器儀表中的交流電壓在放大器中合理傳送至控制電路中的時候，能夠適當轉變為電能，受到電磁系的影響。移動測量指針過程中，因電流的過大影響，電流轉換為電能的時候，也直接影響到電磁，便產生電磁脈沖，最終干擾到電流的基本走向，此時電磁脈沖便形成了電磁干擾源[2]。

1.3 干擾途徑

干擾信號本身存在著輻射場和似穩場兩種說法，在干擾信號的波長比受干擾對象結構尺寸影響較小的情況下，干擾信號便類似于輻射場，輻射的實際電磁能量可以適當進入到受到干擾的通路中干擾信號，借助于耦合及漏電形式實現與絕緣支承物結合，在經過了公共阻抗耦合之后，接觸受到一定干擾線路以及相應的設備中，在干擾信號波長比明顯的長于干擾對象結構尺寸時，則具體的干擾信號可以被認定是似穩場。儀器儀表對相關信息進行合理測量的時候，信號電波以及電磁波便能構造出相應的電磁場，在這樣環境之下，若是儀器儀表處于一種工作狀態，則實際干擾源能夠及時在這樣的空間磁場內傳播相應干擾電波。

1.4 回路串模及共模

所謂串模干擾，重點是指疊加于被測信號之上干擾，具體來源是周邊相對強勁的交變磁場，在使用儀器儀表的時候，低電平信號能夠直接承受著周邊磁場的影響，反映出交流電動勢干擾模式。一旦出現串模干擾，被測信號同時進行傳輸的時候，無法合理將其消除，可以適當運用具體的應對方案，根據實際情況展開科學分析。共模干擾主要是針對于外供電儀器儀表來說，考慮到信號源側和輸入端側系統接地點差異，能夠在系統地電位上表現出明顯不同。如果電網系統中引入了這種干擾模式，一般是通過供電線路阻抗耦合出現干擾形式加以反映。因不同地存在著共模電壓，相應接地點電位呈現出分布不合理的情況，考慮到接地點體現出的電位差，極易出現地環路電流問題，要解決共模干擾的情況，需要將不同地加以隔離，避免形成回路。

2 儀器儀表受干擾的危害

2.1 高壓擊穿

在器件接收到電磁能量之后，能夠轉化。將轉變為大電流，若是處于高阻處，則會轉化為高電壓。一旦發生此類情況，均能直接的引起接點以及部件等的電擊穿現象，最終導致器件本身受到威脅，出現了被損壞和失效的問題[3]。如脈寬是0.1μs 且電流幅值在1A的電流脈沖上，如果和1PF 的電容接點相互連接，能夠直接反映出100kV 的電壓，一旦發生了擊穿的問題，將會導致數百kHz 衰減正弦波振蕩問題，在這個過程中，還易輻射出相應的電磁波。

2.2 浪涌沖擊

對存在金屬屏蔽的電子設備進行操作，其外殼殼體微波能量難以有效輻射至設備內部，也可在外部殼體上表現出脈沖大電流，這種情況下，將會引發浪涌問題，導致殼體上表現出浪涌流動狀態，其縫隙以及孔洞等若是滲入電流，便會通過引線作用傳入至殼體電路中，由此直接影響到敏感器件，導致相對敏感器件被損壞。

2.3 器件損壞

除了上述提及到的相關危害外，器件本身極易受到瞬變電壓的影響，在瞬變電壓的干擾之下，短路損壞問題較為常見，很多時候是因為功率較大所產生燒毀問題，或者是在PN 結有著較高的電壓，直接出現了擊穿問題。不管是集成電路還是存儲器，均能受到相應干擾，應該重視該類問題的存在。以半導體器件來說，半導體器件的Z 低損壞有效功率是1μs、10 W，相對敏感的器件則是1μs、1 W，考慮到這類特殊情況，為了避免器件的損壞問題，應該合理控制電壓。一般硅晶體管的E 極和B 極間體現出的反向擊穿電壓通常是2-5V，在溫度逐步升高的過程中，其呈現出明顯下降的趨勢，干擾電壓也直接受到影響，發生損壞問題。

2.4 電路傳遞受阻

電磁干擾可以直接影響到電子電路。結合實際情況加以判斷，在模擬電路中，一旦出現這種電磁干擾的問題，將會在干擾強度逐步增大的時候，影響的幅度也大大增加，威脅到電路本身的性能和參數。若是數字電路，電磁干擾出現極易讓信號電平發生明顯的變化，最終直接影響到數據鏈傳輸過程中的準確度，如果未能及時采取抑制措施，將會影響到后續的實際工作進展。

3 儀器儀表抑制干擾的有效策略

多種干擾能夠直接影響到儀器儀表的使用，因此需要在制作階段關注干擾的抑制，同時還應該在設計方面重視兼容性的存在[4]。

3.1 借助于屏蔽場的作用

最為直接的方式就是屏蔽，適當借助于減少電磁場穿透力的方式，使屏蔽效果顯現出來。通常會運用到隔離和衰減輻射干擾手段，依照實際工作原理來看，可以通過以下幾種形式加以實現：首先是靜電屏蔽，相應屏蔽體適當運用電阻較低的金屬材料制作而成，通過接地的基本途徑，使電路間的電磁干擾能夠得到有效的處理；其次是電磁屏蔽，重點是運用了與上述相關舉措相似的屏蔽體，運用了電阻較低的金屬材料，適當使用金屬本身特性，完成對電磁場中電磁的合理吸收和反射，由此達到相對理想的屏蔽效果。再者是磁屏蔽，主要是利用了與上述相關措施完全不同的屏蔽體，選用富有高飽和度、導磁效果的磁性材料，在損耗以及吸收電磁的過程中，彰顯出相對應的屏蔽作用，避免承受著低頻磁場的影響。

3.2 濾波器的抑制效果

在實際生產中運用到的電子設備具備有防電磁干擾的功能，適當使用靜電防護功能中的相關要領，達到理想的防干擾效果。電磁干擾濾波器可以達成這一基本目的，在一定程度上避免電磁干擾，彰顯出合理的抑制效果。作為電磁設備防電磁干擾的重要儀器，電磁干擾濾波器應該體現出自身的優勢，在實際運用的時候，除了表現出低通濾波效果外，還應該將靜電防護功能加以體現，由此避免設備中的噪聲泄露，規避電磁的干擾問題，確保設備的正常運行，防護靜電放電[5]。

3.3 利用接地體減少干擾

一旦出現干擾的問題，將會影響到儀器儀表的正常使用功能，落實接地設計是合理抑制干擾的有效方式，適當運用科學的接地方法，可以確保儀器儀表的正常使用功能。接地法的運用重點是借助于大地的巨大電阻效用，使電流能夠被合理引入至大地中，促使相應電流能夠被有效忽略，即便是出現電磁，也可將其忽略不計，合理控制電磁干擾力度，達到理想的抑制效果。在設計地線的時候，應該重點關注交流電源以及直流電源分開處理，同時還需重視模板電路和數字電路的電源地、功率地及弱電地合理分開，因具體的接地體無法在相對理想的情況下保持著零電位及零阻抗，甚至和理想值間存有較為明顯的差異，需要積極關注地線粗度的合理控制。儀器儀表抑制干擾電波形成的時候，需明確基本目的，重點是精準測量電流和相關信號數值。抑制方式也被看作是間接發展的電磁兼容技術，能夠讓國家相關的技術舉措逐步完善和優化，促使國家電子產品及電器中得以廣泛運用，由此明確相關產品的質量情況。儀器儀表抑制干擾的方法在不斷地研究中，能夠穩步提升相關設備性能，確保在實際工作中合理規避干擾問題。

3.4 抑制電磁干擾源

儀器儀表電磁干擾源產生形式各異，想要進行合理抑制，應采取科學抑制方法，將多種干擾源加以明確。應用濾波抑制方式，實現對干擾源的合理遏制，可以讓儀器儀表正常工作。電子儀器儀表中合理運用濾波器，能夠讓出現的電磁波得到有效過濾，同時還能屏蔽相對復雜和混亂的干擾電波。實際運用濾波器過程中，應全面分析電磁本身兼容性情況，針對需要到的特定電流、特定電阻等，研究人員還需注重電感線圈和電容器的有效結合，在濾波器中彰顯出實際運用價值，滿足濾波器特性的同時，又可讓電磁兼容性更加明顯，適當抑制電磁干擾源[6]。

3.5 合理控制敏感接收器

敏感接收器屬于接收電波的重要對象。儀器儀表本身可以受到電磁的影響，屬于一種相對敏感事物，在無法將干擾電波加以消除的時候，應將干擾電磁合理轉移出電子儀表儀器中。對敏感接收器進行抑制的途徑較多，重點是讓電磁波實現接地處理。可以在電子儀器儀表上適當安裝接地設備或者是相應裝置，讓儀器儀表中實際產生干擾電磁波借助設備的接地導線作用進行合理傳輸，適當的輸入至大地，確保儀器儀表不會受到任何干擾。在安裝接地設備以及相應裝置時，著重關注設備的狀態，必須保證處于零電位和零電阻狀態之下，由此才可將干擾電磁波吸引過來。接地設備中必須要重視傳輸性能優良、粗短程度接地線，合理的減少干擾電磁波傳輸至大地的時間，設備使用的時候，應積極重視避免回路的形成。

3.6 遠離強電磁場

靜電場影響之下，導體中各點電位相等，為了規避電磁場的干擾，需要重視對信號源以及接收設備合理化屏蔽，明確電磁場耦合的隔斷。為確保信號的穩定程度，需使用帶有屏蔽功能的電纜線，直接將儀表信號接入至控制室內，若是現場設備和控制室間存有相對較遠的距離，如果現場環境干擾程度較強的時候，可以根據實際情況選擇雙層屏蔽電纜，發揮出相對的應用價值[7]。

3.7 采取合理的浮空方式

為保證儀器儀表的正常工作，同時也能抑制多種影響，需要采取浮空方式，讓線路以及設備不會受到明顯干擾，保證正常運行。在浮空狀態下，多種干擾因素可以得到有效的抑制，尤其是距離問題的影響，不會因干擾效果明顯，對儀器儀表的正常使用構成威脅，因此可以考慮此類方案。

4 結語

在工業生產逐步推進的過程中，儀器儀表遍及人們的生產和生活領域，應該積極重視儀器儀表可能受到的干擾問題，不斷地探索和發現新的應對策略，適當規避復雜情況，抑制電磁干擾程度，讓儀器儀表得以運用到位。