仪表测控系统中抗干扰技术

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1、仪表测控系统中抗干扰技术　　摘要：针对现代工业生产中仪表测控系统中的干扰问题的复杂性，首先介绍了仪表测控系统的主要干扰。然后对电磁干扰分析，阐述了干扰的抑制防范措施，对症下药，合理有效的抑制干扰。关键词：测控系统，电磁干扰，干扰抑制中图分类号：P24文献标识码：A1.引言在当今的各种电子测量装置系统中，而目前现场总线技术、网络技术已得到迅速发展和广泛应用，干扰是个极其普遍的问题，也是个严重的问题，尤其是在大型DCS或PLC为主的仪表测控系统中，有效地排除和抑制各种干扰，已成为必需探讨和迫切解决的首要问题，由于各种干扰（噪声）对仪表测控系统的多种监测装置或控制装

2、置产生干扰电流（电压），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，在仪表测控系统的设计、制造、安装和日常维护中，必须重视抗干扰技术的应用。2.仪表测控系统的干扰来源及分析10我们通常说的干扰主要是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。对仪表测控系统的干扰无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电源、接地几个方面造成的。在仪表测控系统中所使用的信号一般是微弱的直流或变化缓慢的交变信号，最后还要通过信号线长距离(有时信号线长达几百米甚至

3、更长)传输，因此在信号传输过程中像大功率马达和其它电气设备产生的电磁场以及周围各种电磁辐射的存在和变化都将以不同的路径和方式形成电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）。电磁干扰必须具备三要素：即电磁干扰源、耦合途径及敏感设备。所谓电磁干扰源，一般是指产生干扰的元件、设备或信号。如电机、继电器、高频时钟、雷电等等在一定条件下均可能形成为干扰源。而测控系统电磁干扰的主要来源分为内部干扰和外部干扰。内部干扰是应用系统本身引起的各种干扰，包括固定干扰和过度干扰。固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声、负载突变噪声以

4、及馈电系统的浪涌噪声等。过度干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。10外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰。包括某些自然现象(如闪电、雷击、地球或宇宙辐射等)引起的自然干扰和人为干扰(如电台、通讯发射台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰以及电源的工频干扰。)一般来说，自然干扰对系统影响不大，而人为干扰是外部干扰的关键。所谓耦合途径是指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。仪表测控系统中典型的耦合途径通常有静电耦合（通过杂散电容耦合到电路中去）、电磁耦合（即经互感耦合到电路中去）、共阻抗耦合（电流流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去）、漏

5、电流耦合（即由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电流耦合到电路中去）、传导耦合（导线经过噪声源附近，拾取噪声，例如经过电源传导）、辐射电磁场耦合（功率高频电气设备、广播、电视、各种电台、无线电基站、雷达、无线导航台和信标机、汽车点火系统、医疗设备甚至家用电器等等通过辐射耦合到电路中去）。所谓敏感设备或接收电路，是指当测控系统受到外部或者内部电磁干扰源所发射的电磁的作用时，容易被干扰的器件对象。许多器件设备或分系统既可以是电磁干扰源又是敏感设备（如：信号放大器、A/D、单片机、D/A等）。10来自空间的辐射干扰直接对仪表测控系统设备内部辐射，由电路感应产生干扰，或是对系

6、统的外围设备及通讯网络辐射，再由外围设备和通信线路的感应引入干扰，信号线受到作用影响，严重时会引起元件损坏，逻辑出错和大的系统故障。辐射干扰有多种途径由内部向外传播：a.通过设备的天线辐射，即通过天线辐射的主瓣、旁瓣、后瓣等功能性途径向外辐射；b.透过设备的机壳向外辐射，这是由于机壳的材料与厚度不足以将穿过它的电磁波衰减掉，或者机壳接地不良，未能对电磁波起屏蔽作用；透过设备机壳上各种缝隙，如轴孔、连接器孔、通风孔等的泄露向外辐射；c.通过设备间的连接电缆和装配不好的连接器向外辐射，也可通过编织屏蔽层的泄漏向外辐射；d.非正常辐射：干扰源辐射的电磁波在其邻近的金

7、属构件上感应出电流与电压，并通过开关效应和非线性效应等产生宽带干扰。传输干扰主要是通过传感器、供电电源、公用信号仪表电源、配电器等来作用于系统。测控系统的屏蔽接地线、机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源地线等引起的噪声耦合干扰均会影响系统，这些传输干扰主要来自接地系统混乱。3.干扰的抑制防范措施电磁干扰是指自然干扰源或人为干扰源对有用电磁信号的损害。当不希望的电压和电流影响设备性能时，称之为存在电磁干扰，我们知道，这些电压和电流一般是通过传导或电磁场辐射传给受害的设备，降低电子设备的工作质量。10为保证电子设备在特定电磁环境中免受内外电磁场干扰，综合电磁

8、干扰的三要素，必须从设计开始便采取三方