1仪器仪表干扰要素分析
1.1干扰源
电子仪器仪表在运行过程中,如果受到电磁源的干扰,其内部运行的电磁系和顶流系就会相互排斥,运用该仪器测量电压时,受电磁辐射的影响其电波显示混乱,无法保证电流的运行状态,使电子仪器仪表显示数据出现偏差,甚至影响仪器的操作使用。电磁干扰源在生活工作中存在很多,汽车的导航系统、大功率家用电器、开关瞬间的收放电、电晕放电以及电磁脉冲,电磁系内部混乱电波等,都会产生干扰源,并且在不同的环境下,其干扰的作用和形式也不尽相同[1]。
1.2干扰的输入方式
干扰信号与仪表电路耦合的方式有许多,例如静电耦合、电阻耦合、电感耦合、共阻抗耦合、差模干扰、共模干扰等。
1.2.1静电耦合
静电耦合简单讲干扰源与被干扰电路之间存在的电容通路,或受到两个电路之间的静电效应影响叫做静电耦合也称为电容耦合。简单讲是指两个电路之间存在着一个电容器,对测量线上的电压产生了干扰。
1.2.2电阻耦合
漏电耦合即电阻耦合。一般指测量线与电源线之间的绝缘不良,存在漏电现象,其产生的电阻会影响整个测量装置的正常工作。
1.2.3电感耦合
电磁耦合一般也叫作电感耦合。若两个电路之间存在互感,若其中一个电路的电流产生了变化,另一个电路的电流也会发出相应的变化,这就是受到了磁交联影响造成的,在测量时导线与电网线就会产生干扰信号[2]。
1.2.4、两个电路间有公共的阻抗
若两个电路之间存在公共的阻抗,当一个电路的电流受到公共阻抗影响产生降压,另一个电路就会产生干扰电压。比如,多个仪表设备共用一个电源,供电时,电源存在内阻现象,输电线路一定有阻抗,只要一台仪表电流发生变化,必然会影响其他的供电设备电压,随即干扰信号也会随着电源线传注另一台仪表中去。
1.2.5差模干扰
差模干扰是指干扰信号与有用信号重复叠加,若对接收器的一端输入电压,另一端的输入端电压必然发生改变。例如,图1所示的热电偶测量回路中,导电线中的干扰电流与热电偶一端产生磁场耦合,干扰信号和有用信号被一起测量显示出来。
Ui———信号源电压;ue———等效干扰电压;Ie———等效干扰电流
图1差模干扰的例子
1.2.6共模干扰(同性干扰、对地干扰)
共模干扰通常是指在接地点或者测量装置这两个输入端上共同出现干扰,两个输入端上的电压会根据基准点一起涨落,在一般环境下不会影响测量结果,但是输入回路参数两端不对称时,就会造成差模干扰。
2仪器仪表抑制干扰的有效策略
2.1采取屏蔽磁场降低电磁的干扰
仪器仪表在抑制干扰时最常用的手段之一就是屏蔽磁场,信号降低电磁干扰。通过运用相应的技术手段,能够有效降低电磁场的穿透能力,或通过屏蔽、衰减、隔离等技术方法,来实现降低电磁干扰的目的。常用的方法有电磁屏蔽法,静电屏蔽法、实施磁屏蔽法。电磁屏蔽法与经典屏蔽具有一定的相似性,另外电磁屏蔽采用的金属材质要具有较低的电阻,主要是利用金属的特性,吸收电磁场产生的感染或将其反射,以降低高频电磁场的干扰能力。静电屏蔽法,通常使用电阻较低的金属材质,并用接地的方法来降低或者消除电路之间相互的电磁干扰。磁屏蔽法,主要是使用高饱和高导磁的磁性材料,运用其材料自身特质吸收或者损耗电磁信号,该方法在降低低频磁场干扰时效果突出[3]。
2.2浮空与接地
浮空与接地主要是在仪器仪表预防措施的第一级中运用,通过字面理解就是在未连接仪器或者未接入地的仪器输入信号放大器的公共线进行测量观察输入信号放大器的两层绝缘屏蔽性。在使用浮动测量时,信号放大器的两个输入端子能够识别机器与地面是否连接,以此来判断屏蔽层与地面之间的关系。该方法的主要目的是阻塞了系统电势差影响的信道,减少了干扰途径。另一方面,从接地措施进行切断干扰电流路径减少了干扰因素,这种方法比防浮措施更加高效。
2.3抑制电磁干扰源
仪器仪表的电磁干扰源多种多样,在降低电磁干扰的过程中,首先要明确对仪器仪表产生电磁干扰的干扰源形式,通过明确种类后采用对应的抑制方法能够更加科学高效。运用滤波器进行滤波抑制的方法,能够对干扰源进行有效地遏制,确保整个仪器仪表的正常工作,在电器仪器表中运用滤波器,可有效过滤电磁波,对复杂混乱的干扰电波进行屏蔽隔离[4]。在运用滤波器的过程中应结合实际情况,要分析电池本身的兼容性,根据特定的电流、电阻、电感线圈、电容器结合使用,即满足滤波器特性又让电磁兼容性更加突出,以此实现抑制电磁干扰源的目的。
2.4远离强电磁场
电磁场是产生电磁干扰的主要源头,如静电电场作用下,导体各点电阻一致,若想规避电磁干扰,就要屏蔽电磁干扰源头,对信号源以及接收设备进行屏蔽,确保电磁场耦合的隔断。在实际使用过程中,一般使用带有屏蔽功能的电缆线,来确保整个信号的稳定,而后将仪表的信号接入控制室内。若现场使用设备与控制室之间相隔距离较远,或者使用现场存在较强的干扰源时,可采用双层屏蔽电缆的方法,以此来提高抗干扰能力,确保整个信号的稳定。
2.5合理控制敏感接收器
敏感接收器主要作用是接收电波,但仪器本身是会受到电磁影响的,属于一种敏感的设备,在使用过程中如果无法消除电波,就应当考虑在使用过程中将影响电磁的因素移除仪器仪表,目前在敏感接收器使用过程中,抑制电磁传播的途径有许多,主要是通过对电磁波进行接地处理。例如在电子仪器仪表中安装相应的接地设备或专业的接地处理装置,在仪器仪表使用过程中,能够有效借助该设备将产生的电磁干扰波进行传输,进而导入地表,确保整个仪器不被干扰[5]。在仪器中安装相应的接地设备时,应首先观察仪器的使用状态,确保处于零电位和零电阻的状态下,以便将干扰电磁波引出。对于接地设备必须保证其优良的传输性,以及粗短不同的接地线,尽快地将干扰电磁波传输至地表,另外设备使用过程中避免出现回路,以确保整体设备使用效果。
结束语
综上所述,智能电子仪器仪表设备具有十分突出的优点,在生活工业生产中运用广泛,极大地方便了人们的日常出行、生产生活。面对干扰源对电子仪器仪表的影响,导致精密仪器失灵的现象,生产企业应通过技术研发,加强对仪器仪表抗干扰能力的设计,提高对设备的抗干扰能力的重视程度。企业应充分地认识到只有通过不断的技术创新才能进一步提升企业的竞争能力,为我国电子仪器仪表设备的发展作出应有的贡献。
参考文献
[1]董雅顺.电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法[J].数字技术与应用,2013,(08):216.
[2]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京:电子工业出版社,2011:19-22.
[3]梅修竹.电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法[J].文体用品与科技,2011,(09):174.
[4]董雅顺.电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法[J].数字技术与应用,2013(8):216.
[5]刘宏涛.仪器仪表测控系统的干扰源及抗干扰技术思路[J].济南职业学院学报,2012(4):82-84.