測控儀器中抗干擾技術(shù)及應(yīng)用策略探究

李廣中

摘 要：隨著科技的發(fā)展，人類科技的探索步伐也逐漸的深入，由原來的陸地探索，到后來的海洋探索、太空探索，再到目前的地殼探索、微生物探索。探索的內(nèi)容也由原來的單一變得越來越廣泛，然而在探索的過程中使用的測控儀器設(shè)備卻受到了科技的限制，在各種的干擾下，無法準(zhǔn)確的測量出相應(yīng)的參數(shù)，給科技工作的開展帶來了難度。我國自上世紀(jì)以來就重視儀器設(shè)備的研發(fā)與創(chuàng)造，縮小了與發(fā)達(dá)國家在這方面之間的差距。本文就如何使用抗干擾技術(shù)保證測控儀器設(shè)備的正常使用展開討論。

關(guān)鍵詞：測控儀器；抗干擾技術(shù)；策略研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.031

近年來，隨著科技的發(fā)展，抗干擾技術(shù)發(fā)展越來越成熟，并且應(yīng)用的范圍也越來越廣，在一定程度上推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和維護(hù)了地區(qū)的穩(wěn)定發(fā)展。測控儀器的抗干擾是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，他們的抗干擾性能沒有固定的模板，所以每一件測控儀器的抗干擾性能的實(shí)現(xiàn)都是一個(gè)反復(fù)試驗(yàn)的過程，并且自由度大，基本上都是要具體問題具體分析。本文從實(shí)踐的角度出發(fā)，從技術(shù)層面對(duì)測控儀器的抗干擾技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行講解和說明。

1 常見的干擾源以及對(duì)系統(tǒng)的干擾

在實(shí)際工作中，測控儀器設(shè)備接收到的不僅只是有用的信號(hào)，其中還會(huì)摻雜著一些與被測信號(hào)無關(guān)的電流、電壓的存在，對(duì)于這種沒有價(jià)值或者沒有用處的電流或者電壓統(tǒng)稱之為“干擾”，也叫噪音。對(duì)于測量的結(jié)果來說，如果這些干擾沒有得到很好的處理，就會(huì)使得測量的結(jié)果與真實(shí)情況大相徑庭。更有甚者，如果干擾的強(qiáng)度過于強(qiáng)大，那么干擾就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用或者直接毀壞。根據(jù)大量的時(shí)間數(shù)據(jù)可以看出，抗干擾性能夠?qū)τ谌魏我粋€(gè)電子設(shè)備來說都是一項(xiàng)重要的參數(shù)，所以DCS、現(xiàn)場總線技術(shù)在實(shí)際的需求下迅猛給發(fā)展，能夠?qū)⒛壳肮ぷ髦写嬖诘拇蟛糠指蓴_進(jìn)行排除。

2 接地抗干擾

在測控儀器使用的過程中，一些因素往往會(huì)干擾測控儀器的使用，為了排除這些干擾因素的干擾作用，往往在連接測控儀器的時(shí)候要進(jìn)行接地。對(duì)于一些大型的且具有統(tǒng)一型號(hào)電路的測控設(shè)備，為了減少接地的工作量，可以統(tǒng)一進(jìn)行的接地操作處理。這里說的接地就是利用一個(gè)低電阻的導(dǎo)線將一個(gè)等電位點(diǎn)或者等電位面連接起來，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)電位，接地的測控儀器設(shè)備既能夠防止受到磁場或者電位差的影響，也可以實(shí)現(xiàn)最大程度的保證數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性。但是不能偶忽略的是，我們?yōu)榱藴p少干擾的而引入的地線也是一條重要的干擾通道，所以也應(yīng)該加以注意。在一個(gè)十分復(fù)雜而又規(guī)模巨大的測控系統(tǒng)中，測控儀器的類型根據(jù)實(shí)際需要往往具有多種，即既有高頻信號(hào)，也有低頻信號(hào)；既有強(qiáng)電電路，也有弱電電路；既有使用開關(guān)進(jìn)行控制的設(shè)備，也有敏感度很高的弱電信號(hào)裝置。所以這些由于信號(hào)不同，所以往往不能夠使用同一種地線，一般分為信號(hào)地線、信號(hào)源地線、伏在地線等等。由于信號(hào)電路的不用，所以直接決定著接地形式的不通，下面就從串聯(lián)單點(diǎn)接地、并聯(lián)單點(diǎn)接地以及多點(diǎn)接地的家督進(jìn)行分析。

2.1 串聯(lián)方式的測控儀器接地抗干擾（也成為串聯(lián)單點(diǎn)接地）

公共的地線上是存在著一定的電阻的，這些電阻往往會(huì)阻礙測控儀器的使用，下面就用圖形的方式對(duì)串聯(lián)方式下測控儀器的抗干性能在受到電阻作用時(shí)候的影響進(jìn)行說明。

如上圖（1）所示每一件測控儀器都是在電流或者電阻的影響下進(jìn)行工作的，由于這些電阻的阻值較小，所以一般的情況下沒有被人們所注意，但是他們的微笑營銷卻給測控儀器的精確度帶來了消極影響。從電阻耦合的角度來看，這種接地干擾技術(shù)并不是十分優(yōu)越的。

2.2 并聯(lián)方式的測控儀器接地抗干擾

如下圖所示，較之串聯(lián)相比，電阻對(duì)以并聯(lián)方式的連接的測控儀器的影響最小，主要原因在于以并聯(lián)方式連接的測控設(shè)備都有自己的運(yùn)行線路，不會(huì)受到其他電路電阻的影響，至于其本身的電阻電流有關(guān)。所以用并聯(lián)的方式進(jìn)行連接對(duì)于測控儀器來說能夠有效的減少電阻的不利影響，特別是對(duì)于低頻電路來說。

2.3 多點(diǎn)接地

但是并不是所有的電路都是低頻電路，也就是說并聯(lián)單點(diǎn)接地的方法還是會(huì)受到局限性的。對(duì)于高頻電路，如下圖所示

地線系統(tǒng)的構(gòu)造是用導(dǎo)線將機(jī)殼或者機(jī)殼表面上的扁粗金屬導(dǎo)體進(jìn)行連接，在一般情況下，也可以用導(dǎo)電條進(jìn)行連接成網(wǎng)。但是由于這也側(cè)空氣都會(huì)受到電路地電位的影響，所以為了消除這種影響，就需要將這些地線盡可能的縮短，減少他的電阻。上面說的兩種情況都是單點(diǎn)接地系統(tǒng)，多點(diǎn)接地系統(tǒng)相對(duì)于單點(diǎn)接地系統(tǒng)來說構(gòu)造更為簡單，而且可以將接地線改短，減少高頻駐波?？偠灾?，多點(diǎn)接地只適用于高頻電路，對(duì)于低頻電路萊說，測控設(shè)備的精度就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

（下轉(zhuǎn)第110頁）

（上接第40頁）

3 屏蔽抗干擾技術(shù)

從字面的含義來看，屏蔽指的是遮蔽或者阻擋的意思。當(dāng)然其實(shí)際含義還要聯(lián)系實(shí)際情況，進(jìn)行具體的分析。例如宇航員在外太空進(jìn)行科技作業(yè)的時(shí)候，使用的東西往往帶有“屏蔽”的字眼，如屏蔽膜、屏蔽服等，這里的屏蔽就與上面的意思有所不同，帶有隔離的意思，指的是這些東西能夠防止某些東西對(duì)人體造成傷害。在測控設(shè)備上，屏蔽的意思與“隔離”的意思大同小異，根據(jù)金屬隔離的原理，對(duì)于空間的電場、磁場或者電磁耦合的部門隔離開來，這種隔離的對(duì)象可以是完全相反的兩部分，也就是說可以是干擾源，也可以是容易被干擾源干擾的測控設(shè)備。隔離干擾源就能夠阻止他對(duì)外進(jìn)行干擾，將他禁錮在一定的框架里，隔離測控儀器設(shè)備是為了保護(hù)設(shè)備受到干擾源的干擾。

3.1 電場屏蔽

干擾源產(chǎn)生的干擾形式有很多，一般有電流干擾，電阻干擾以及電壓干擾等，當(dāng)干擾的形式是電壓干擾的時(shí)候，干擾源和測控儀器就會(huì)在電壓的作用下產(chǎn)生容性電場耦合。對(duì)于這種情況而言，電場屏蔽方法是最有效果的一種方法。

3.2 屏蔽連接

需要屏蔽的測控設(shè)備雖然已經(jīng)接地，從理論上說測控精度應(yīng)該是十分精確的，但是在實(shí)際工作中，卻往往出現(xiàn)實(shí)際測控精度與理論不符的情況，對(duì)于這種問題而言，主要是接地屏蔽設(shè)備出現(xiàn)電荷泄露，導(dǎo)致大量的電流流經(jīng)設(shè)備，在設(shè)備的上形成渦流電磁場，這個(gè)電磁場就會(huì)對(duì)設(shè)備的測量精度造成干擾。如果測控儀器本身與儀器的信號(hào)源存在著一定的物理位移，這樣就可以用一根電纜將其連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電屏蔽。

4 結(jié)語

對(duì)著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測控精度的要求越來越高，傳統(tǒng)的測量工具已經(jīng)不再滿足科技發(fā)展的需要，但是在當(dāng)新的測控設(shè)備誕生的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)干擾在一定程度上會(huì)影響測控的精度，而且如果設(shè)備長期在干擾的狀況下運(yùn)行，不僅科技人員無法對(duì)其正常的使用，而且還有折損它本身的使用壽命。干擾的類型有很多，對(duì)于儀器本身的內(nèi)部干擾來說，由于物理距離較近，可以采用正確接地的方法。此外，當(dāng)屏蔽的對(duì)象是線路還有電纜的時(shí)候，可以使用合理布線或者濾波的方法。最為重要的是，各種抗干擾的方法都有自己的使用范圍，即獨(dú)特的抗干擾作用，所以要想增加抗干擾的強(qiáng)度，可以將多種方法進(jìn)行結(jié)合使用。

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