仪表测控系统的抗干扰技术

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3、抗干扰技术引言仪表及控制系统的可靠性直接影响到现代化工业生产装置安全、稳定运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。随着DCS、现场总线技术的应用，被控对象和被测信号往往分布在各个不同的地方，并且他们与控制站之间也有相当长的距离，因此，信号线和控制线均可能是长线。其次，现场往往有许多强电设备，他们的启动和工作将对测控系统产生强烈的影响。同时来自空间的辐射干扰、系统外引线干扰等问题尤为突出。因此，除有用信号外，由于各种原因必然会有一些与被测信号无关的电流或电压存在，这种无关的电流或电压通称为

4、“干扰”（噪声）。在测量过程中，这些干扰若不能很好地处理，那它将歪曲测量结果，严重时甚至使仪表或计算机完全不能工作。大量实践说明，抗干扰性能是各种电子测量装置的一个很重要的问题，尤其是DCS、现场总线技术的广泛应用和迅速发展，有效地排除和抑制各种干扰，已成为必需探讨和解决的迫切问题，因为干扰不仅能造成逻辑混乱，使系统测量和控制失灵，以致降低产品的质量，甚至使生产设备损坏，造成事故。因此，抗干扰技术在仪表测控系统的设计、制造、安装和日常维修中都必需给予足够的重视。关键词：仪表测控抗干扰技术一、常见干扰源

5、及对系统的干扰由于测控信号往往是一种微弱的直流或变化缓慢的交变信号，最后还要通过长距离（有时长达几百米甚至更远）传输，因此像大功率马达和其它电气设备产生的磁场，高压电气设备产生的电场以及各种电磁波辐射等等的存在和变化都将以不同的途径和不同的方式混入测控系统中。通常来说干扰仪表测控系统的干扰源主要有电力网络和电气设备的暂态过程、雷电等引起空间的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。这些干扰总体上分为两大类：外部干扰和内部干扰，详细分析无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电

6、源、接地几个方面。下面对常见的几种干扰机制进行分析：来自空间的辐射干扰对测控系统影响主要通过两条路径：一是直接对计算机内部辐射，由电路感应产生干扰；二是对计算机外围设备及通讯网络的辐射，由外围设备和通信线路的感应引入干扰。来自传输的干扰主要有两种途径：一是通过传感器供电电源或公用信号仪表的供电电源即配电器串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，严重时会引起元件损坏，逻辑出错和大的系统故障。来自接地系统的干扰主要是接地系统混乱：测控系统的屏蔽接地线及机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源

7、地线等引起的噪声耦合干扰。从以上所述，我们可以总结出各种干扰源（噪声源）对测量装置及检测系统产生干扰电流（电压），需同时具备三个要素：⑴噪声源；⑵对噪声敏感的接受电路；⑶噪声源到接受电路之间的传输途径。二、通用的抗干扰技术既然形成对测量装置及检测系统的噪声干扰需要“三要素”，因此消除和减弱噪声干扰的方法亦应针对三项因素采取措施，即：⑴消除或抑制噪声源；⑵阻截干扰传递途径；⑶削弱接受电路对噪声干扰的敏感性。以上三方面措施均属于硬件措施。随着微型计算机应用于工业生产，智能传感器和智能仪表的普遍应用，在软件

8、方面，像数字滤波、数字处理等更多的抑制干扰的措施和方法得以应用，仪表测控系统安全水平大大提高。以上几种措施通常采取隔离、屏蔽、抑制、接地保护、软件技术完成，下面对这几种技术介绍。隔离包含两种意义：一为可靠绝缘，即保证导线之间不会产生漏电流，所以要求导线绝缘材料的耐压等级、绝缘电阻必须符合规定；另一为合理配线，即要求信号线尽量避开干扰源，譬如当动力线和信号线平行敷设时，两者必须保持一定的间距，两者交叉时要尽可能垂直，导线穿管敷设时，电源线和信号线应在不同导