儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計

劉鵬飛

摘要：可靠性與抗干擾能力作為儀器儀表在正常投入運(yùn)轉(zhuǎn)中最為關(guān)鍵的兩個影響因素，甚至決定著儀器儀表在進(jìn)行生產(chǎn)加工中的精確效果。特別是隨著近年來儀器儀表應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和技術(shù)含量的提升，其使用條件和環(huán)境也日趨嚴(yán)格。因此，提高儀器儀表的可靠性與抗干擾能力至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：儀器儀表;可靠性;抗干擾;設(shè)計

1干擾的定義

干擾是機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計和使用中需要考慮的重要問題。機(jī)械系統(tǒng)的工作環(huán)境包括電網(wǎng)晃動、高壓設(shè)備的啟動與停止、高壓設(shè)備、電磁輻射的轉(zhuǎn)換等多種電磁信號。對系統(tǒng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)或破壞性影響時，會妨礙系統(tǒng)的正常工作，引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的精度。

2可靠性分析

第一方面，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行可靠性設(shè)計時，要確保儀器儀表中所涉及的電子元件具備較高的可靠性，能夠達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，通過組件質(zhì)量確保儀器儀表的可靠性，對于一些相對復(fù)雜煩瑣的部分，要進(jìn)行精簡設(shè)計，在保證功能完整的同時，確定能夠投入正常使用。要注重儀器儀表中的一些重要環(huán)節(jié)機(jī)械部分是否能夠保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保重要零件部分的牢固、可靠、完整。開展儀器儀表的合理化設(shè)計，減少故障發(fā)生的概率，處理階段要精簡。以可靠性為主，盡量減少一些煩瑣的環(huán)節(jié)。

第二方面，設(shè)計人員要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，將新技術(shù)和新理念應(yīng)用到儀器儀表設(shè)計中。確保儀器儀表的設(shè)計能夠符合現(xiàn)階段大部分生產(chǎn)機(jī)器的需要，積極推動現(xiàn)代化發(fā)展，在提升設(shè)計合理性的同時，注重儀器儀表的使用不應(yīng)當(dāng)全部自動化，仍然需要保留一部分自由控制設(shè)計。

3儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計

3.1借助于屏蔽場的作用

最為直接的方式就是屏蔽，適當(dāng)借助于減少電磁場穿透力的方式，使屏蔽效果顯現(xiàn)出來。通常會運(yùn)用到隔離和衰減輻射干擾手段，依照實(shí)際工作原理來看，可以通過以下幾種形式加以實(shí)現(xiàn)：首先是靜電屏蔽，相應(yīng)屏蔽體適當(dāng)運(yùn)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(diǎn)是運(yùn)用了與上述相關(guān)舉措相似的屏蔽體，運(yùn)用了電阻較低的金屬材料，適當(dāng)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(dá)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(guān)措施完全不同的屏蔽體，選用富有高飽和度、導(dǎo)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(yīng)的屏蔽作用，避免承受著低頻磁場的影響。

3.2 ESD防剝離技術(shù)

在電氣自動化設(shè)備運(yùn)行過程中，針對靜電放電引起的干擾，研究人員提出了一系列抗干擾技術(shù)措施。在撥號開關(guān)、面板和液晶屏的工作過程中，靜電極易進(jìn)入電力自動化裝置。這樣，設(shè)備的某些部分就會短路，整個設(shè)備就會損壞。因此，應(yīng)盡量避免使用不常用的零件，并在必要的使用過程中進(jìn)行保護(hù)工作。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）電力自動化裝置在運(yùn)行過程中，應(yīng)為其本身及內(nèi)部部分元件提供有效的接地保護(hù)，使靜電放電電流得到有效的傳輸，否則靜電放電產(chǎn)生的一些火花可能會引起電源自動化裝置（2）的故障，在電源自動化裝置中，相鄰元件與金屬外殼之間必須有適當(dāng)?shù)拈g隙，這樣才能有效地減少內(nèi)部元件因高壓靜電引腳引起的靜電現(xiàn)象。

3.3絞合信號線設(shè)計

一般來說，信號線在儀器中占有很大的空間。如按信號線方向設(shè)計，應(yīng)盡量縮小其面積，使信號線與抗干擾元件處于同一距離，相鄰導(dǎo)線不受干擾，以防止信號線扭曲時出現(xiàn)串聯(lián)模式。同時，要控制運(yùn)行中儀表的電磁干擾，保證其高穩(wěn)定性。

3.4借助于屏蔽場的作用

最為直接的方式就是屏蔽，適當(dāng)借助于減少電磁場穿透力的方式，使屏蔽效果顯現(xiàn)出來。通常會運(yùn)用到隔離和衰減輻射干擾手段，依照實(shí)際工作原理來看，可以通過以下幾種形式加以實(shí)現(xiàn)：首先是靜電屏蔽，相應(yīng)屏蔽體適當(dāng)運(yùn)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(diǎn)是運(yùn)用了與上述相關(guān)舉措相似的屏蔽體，運(yùn)用了電阻較低的金屬材料，適當(dāng)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(dá)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(guān)措施完全不同的屏蔽體，選用富有高飽和度、導(dǎo)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(yīng)的屏蔽作用，避免承受著低頻磁場的影響。

3.5屏蔽干擾設(shè)計

在儀器儀表的可靠性設(shè)計過程中，不僅會存在電磁干擾，也會存在靜電干擾，為防止靜電干擾的危害，在設(shè)計時要采取屏蔽措施，以金屬網(wǎng)屏蔽為主，分析屏蔽干擾。主要包括以下2種方法：（1）在進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行抗干擾設(shè)計時，要根據(jù)機(jī)械的不同情況，采用相應(yīng)的分類評估方法。如由于運(yùn)行環(huán)境的不同，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中的磨損情況也會有所差異，因此，在進(jìn)行評估時先要針對具體的環(huán)境，作出最初的判斷，然后根據(jù)不同環(huán)境進(jìn)行分類處理，再通過設(shè)備的運(yùn)行分析得出評估的結(jié)論。（2）設(shè)備在運(yùn)行中會由于多種原因，造成振動速度的不同，在對此種情況進(jìn)行評估時，應(yīng)首先利用現(xiàn)代化儀器記錄機(jī)械設(shè)備的振動次數(shù)，并根據(jù)振動次數(shù)進(jìn)行分級，然后利用相對應(yīng)的公式進(jìn)行計算，再將計算得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的比較，進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性。

3.6正確安裝附加設(shè)備

如果在安裝附加設(shè)備時出現(xiàn)問題，也會發(fā)生干擾。因此，必須保證附加設(shè)備安裝的正確性。例如，附加設(shè)備一般涉及兩種干擾頻率：一種是諧波干擾，主要由變頻器的輸出電壓和24V開關(guān)電源產(chǎn)生，一般為3-9次諧波，頻率為200-300hz，為此，可采用由電阻和電容組成的“t”型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波;另一種是低頻干擾信號，主要是由各類電動閥、電磁閥動作時產(chǎn)生，此類問題可采用單端屏蔽層接地解決。

結(jié)論

總而言之，在工業(yè)生產(chǎn)逐步推進(jìn)的過程中，儀器儀表遍及人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，應(yīng)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(fā)現(xiàn)新的應(yīng)對策略，適當(dāng)規(guī)避復(fù)雜情況，抑制電磁干擾程度，讓儀器儀表得以運(yùn)用到位。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮浩，牛爽，于斌.當(dāng)前化工電氣自動化儀表安裝中的抗干擾措施研究[J].化工管理，2018，496（25）：155-156.

[2]李振偉.當(dāng)前化工電氣自動化儀表安裝中的抗干擾措施研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，23（029）：311-312.