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一、儀表被干擾的主要因素
干擾源在儀表內(nèi)、外部都有可能存在。在儀表外部，大功率用電設(shè)備、大功率變壓器、電力網(wǎng)都可能成為干擾源。而在儀表內(nèi)部，電源變壓器、線圈、繼電器、開關(guān)以及電源線等都可能成為干擾源。
1、主要干擾源
（1）靜電感應(yīng)
靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，因此又稱電容性耦合。
（2）電磁感應(yīng)
當(dāng)兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線等。
（3）漏電流感應(yīng)
由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降，導(dǎo)致漏電電流增加就會引起干擾。尤其當(dāng)漏電流流入測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴(yán)重。
（4）射頻干擾
主要是大型動力設(shè)備的啟動、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等。
（5）其他干擾
現(xiàn)場安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)除了易受以上干擾外，由于系統(tǒng)工作環(huán)境差，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾及化學(xué)干擾等。
2、干擾的種類
（1）常模干擾
常模干擾是指干擾信號的侵入在往返2 條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強(qiáng)的交變磁場，使儀器受周圍交變磁場影響而產(chǎn)生交流電動勢形成干擾，這種干擾較難除掉。
（2）共模干擾
共模干擾是指干擾信號在2條線上各流過一部分，以地為公共回路，而信號電流只在往返2個線路中流過。共模干擾的來源一般是設(shè)備對地漏電、地電位差、線路本身具有對地干擾等。由于線路的不平衡狀態(tài)，共模干擾會轉(zhuǎn)換成常模干擾，就較難除掉了。
（3）長時干擾
長時干擾是指長期存在的干擾，此類干擾的特點是干擾電壓長期存在且變化不大，用檢測儀表很容易測出，如電源線或鄰近動力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50Hz的工頻干擾。
（4）意外的瞬時干擾
意外瞬時干擾主要在電氣設(shè)備操作時發(fā)生，如合閘或分閘等，有時也在伴隨雷電發(fā)生或無線電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生。
干擾可粗略地分為3個方面：
（a）局部產(chǎn)生（即不需要的熱電偶）；
（b）子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合（即地線的路徑問題）
（c）外部產(chǎn)生（電源頻率的干擾）。
3、干擾現(xiàn)象
在應(yīng)用中，常會遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：
（1）發(fā)指令時，電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動；
（2）信號等于零時，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳；
（3）傳感器工作時，其輸出值與實際參數(shù)所對應(yīng)的信號值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的、無規(guī)律的；
（4）當(dāng)被參數(shù)穩(wěn)定的情況下，傳感器輸出的數(shù)值與被測參數(shù)所對應(yīng)的信號數(shù)值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值；
（5）與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備示器等不正常。
（6）其他干擾現(xiàn)象
在一些測溫場合，當(dāng)將熱電偶電機(jī)直接焊接與通電加熱的金屬件上，由于金屬件在平行于電流方向的各點存在電位差，這時引入的干擾電壓也是很大的。在高溫狀態(tài)下，耐火材料的絕緣電阻急劇下降，熱電偶和磁保護(hù)管、磁珠的絕顏性能也會下降，則電爐電源電壓通過耐火磚、熱電偶套管、磁珠等泄漏到熱電偶絲上，在熱電偶電極之間產(chǎn)生干擾電壓。
大地中各個不同點之間往往存在電位差，尤其在大功率用電設(shè)備附近，當(dāng)這些設(shè)備的絕緣性能下降時，電位差更大。而現(xiàn)場儀表在使用中，有時不注意會使回路存在兩個以上的接地點，就會把不同接地點的電位差引入到顯示儀表中而形成共模干擾。
當(dāng)儀表的橋路電源接地時，除橋路輸出不平衡電壓以外，信號線對地還有一公共電壓，該公共電壓不是所要測量的信號電壓，而是共模干擾的一種表現(xiàn)。
信號源于顯示儀表之間的連接導(dǎo)線、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。在大功率變壓器、交流電機(jī)、電力線的周圍空間都存在很強(qiáng)的交流磁場，而閉合回路處在這種變化的磁場中將感應(yīng)出電勢。這種感應(yīng)電勢與有用信號相串聯(lián)，當(dāng)傳感器與顯示儀表距離較遠(yuǎn)時，這種串模干擾尤為突出。
干擾源通過電容的耦合在回路總形成干擾，它是兩電場相互作用的結(jié)果。通過靜電耦合的方式，能在兩輸入端感應(yīng)出對地的共同電壓，以共模干擾的形式出現(xiàn)，由于共模干擾不和信號疊加，它不直接對儀表產(chǎn)生影響。但它能通過測量系統(tǒng)形成到地的泄漏電流，該泄漏電流通過電阻的耦合就能直接作用于儀表而產(chǎn)生干擾。
電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)所形成的干擾大多是工頻干擾電壓，但變頻器、帶整流子的電機(jī)等會產(chǎn)生諧波干擾。由于雷電的作用在電力線上也會感應(yīng)出干擾電
壓。
4、儀表輸出外界干擾因素
我們在調(diào)試儀器儀表的時候，有時會碰到這種情況：儀器儀表出廠的時候明明好好的，一到現(xiàn)場就沒有信號輸出，或者產(chǎn)生無序的信號。通過以上概述，我們了解儀器儀表的干擾來源主要有兩種途徑：一是由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾;二是由外圍設(shè)備以及通信線路的感應(yīng)引入干擾。我們得仔細(xì)分析外界干擾的來源，信號傳輸線路以及敏感程度，做好接地處理和儀器儀表信號線屏蔽措施，有可能的話遠(yuǎn)離干擾源。我們檢查發(fā)現(xiàn)安裝和接線都是沒有問題的，到底這又是什么情況呢?出現(xiàn)這種情況，你可能需要查看下儀器儀表附近有沒有感應(yīng)干擾了。
影響儀器儀表輸出的外界感應(yīng)干擾主要有以下幾種：
（1）電磁感應(yīng)干擾
當(dāng)兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。這種情況在儀器儀表使用的時候經(jīng)常遇到，尤為注意。
（2）射頻干擾干擾
主要是大型動力設(shè)備的啟動、操作停止時產(chǎn)生的干擾以及高次諧波干擾。
（3）靜電感應(yīng)干擾
靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，有時候也被稱為電容性耦合。
（4）漏電流感應(yīng)干擾
由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度增大，導(dǎo)致絕緣體的絕緣電阻下降，這時漏電電流會增加，由此引發(fā)干擾。尤其當(dāng)漏電流流入到測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴(yán)重。
（5）其他干擾
主要指的是系統(tǒng)工作環(huán)境差，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾和化學(xué)干擾等等。
干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號傳輸通道干擾，干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾。
信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑，因為脈沖波在傳輸線上會出現(xiàn)延時、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過程中，長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內(nèi)阻，無論何種噪聲都會被電源短路吸收，線路中也不會建立起任何干擾電壓；此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動器本身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過電源對其他設(shè)備進(jìn)行干擾。
5、系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因
在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過程中失真。因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行，“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。
干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按聲音干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地面的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓送加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá)130V 以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O 模件損壞率較高的原因），這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
二、儀表抗干擾措施
1、從供電設(shè)計本身解決干擾問題
對傳感器、儀器儀表正常工作危害zui嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備有：電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈，甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制。
（1）用硬件線路抑制尖峰干擾的影響
常用辦法主要有三種：
①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性；
②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖；
③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。
（2）利用軟件方法抑制尖峰干擾
對于周期性干擾，可以采用編程進(jìn)行時間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣，從而有效地消除干擾。
（3）采用硬、軟件結(jié)合的看門狗（Watchdog）技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響
軟件：在定時器定時到之前，CPU訪問一次定時器，讓定時器重新開始計時，正常程序運行，該定時器不會產(chǎn)生溢出脈沖，Watchdog也就不會起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”，則CPU就不會在定時到之前訪問定時器。因而定時信號就會出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷，保證智能儀器回到正常程序上來。
（4）實行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動電源與控制電源分開，以防止設(shè)備間的干擾。
（5）采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動器對其它設(shè)備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。
（6）采用離變壓器
考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合，而是靠初、次級寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共模干擾能力。
（7）采用高抗干擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值（電壓峰值小于TTL 電平）的電壓，但干擾脈沖的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。
2、顯示儀表抗干擾的措施
串模干擾可能產(chǎn)生在信號源上，也可能是信號線上感應(yīng)或接受的，由于它與測量信號是疊加的，所以較難消除，因此應(yīng)該防止它的產(chǎn)生?？刹扇∫韵麓胧Ｐ盘杺鬏攲?dǎo)線使用絞線，能使信號回路所包圍的面積大為減少，能兩根信號線到干擾源的距離大致相等，分布電容也大致相同，所以能使進(jìn)入顯示儀表的串模干擾大大減小。
為了防止電場的干擾，可把信號線穿入鐵管中，或者使用屏蔽線，并對屏蔽層采取一點接地。對于直流信號，可在顯示儀表輸入端加濾波電路，把雜散信號干擾衰減至zui小。信號線要遠(yuǎn)離動力線，不能把信號線與動力線平行敷設(shè)在一起，信號線與電源線不要由同一孔進(jìn)入儀表內(nèi)，信號線應(yīng)盡量短的絞線接至信號端子的相鄰位置上。
顯示儀表和變送器的外殼都應(yīng)接地，以保持零電位；為提高儀表的抗干擾能力，可把儀表的放大器“浮地”，即將放大器與儀表外殼絕緣，以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑。要求高時，還可采取雙屏蔽、浮地技術(shù)，進(jìn)一步提高儀表的抗共模干擾能力。
3、熱電偶抗干擾措施
隨著工業(yè)的自動化的發(fā)展，現(xiàn)在的傳感器在工業(yè)中的應(yīng)用是非常的多了。而我們經(jīng)常使用到的熱電偶就是屬于傳感器的一種，熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)測量溫度的傳感器，是常用的測溫元件之一。但是我們在使用熱電偶進(jìn)行測量的時候有時會遇到一些干擾的情況。
（1）隔離法
隔離法就是將熱電偶懸空安裝,使熱電偶不與爐壁的耐火磚接觸,熱電偶與支架之間也采用絕緣物進(jìn)行隔離。這種方法可以很好地預(yù)防高溫漏電干擾。
（2）屏蔽法
屏蔽法就是將熱電偶的補償導(dǎo)線,穿在鐵管或其他金屬屏蔽物內(nèi)進(jìn)行屏蔽。這樣可以防止電磁干擾和高壓電場的干擾。使用此種方法時應(yīng)該將鐵管和屏蔽物進(jìn)行良好接地,并且將補償導(dǎo)線絞起來。
（3）接地法
這種方法是將測量回路進(jìn)行接地處理,把干擾引入大地從而保證儀表的測量準(zhǔn)確性。這種方法有兩種地形式:*是熱電偶參考端接地,第二種是熱電偶測量端接地。
采用參考端接地法時,是將熱電偶(或補償導(dǎo)線)輸出端的一端,通過一個足夠大的電容接地(條件許可時電容越大越好)。測量端接地法是將熱電偶測量端接地,就是從熱電偶的測量端引出一根金屬絲接地。這種方法對高溫漏電干擾有很好的預(yù)防效果。選用金屬絲時應(yīng)該選用耐高溫且對熱電偶電極無害的金屬絲。
我們在使用熱電偶的時候，應(yīng)該做好預(yù)防干擾的準(zhǔn)備。這樣才能使我們的熱電偶的測量更為，從而讓我們的工作更加的便捷有效。
4、信號抗干擾措施
來自信號線引入的干擾：
與控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。 控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動作。
理想狀態(tài)下是選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等，但是需要不同設(shè)備廠商共同協(xié)商完成，很難做到，而且成本較高。
利用模擬信號隔離器，其主要起抗干擾作用。因為它有特強(qiáng)的抗干擾能力所以在自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。尤其對于復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，控制程序越來越復(fù)雜，所以對工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳模擬量信號通過信號隔離器使輸出模擬信號與系統(tǒng)*隔離，的確是當(dāng)今自動化控制系統(tǒng)中抗干擾的有效措施之一。
