仪器仪表的抗干扰措施研究

仪器仪表的抗干扰措施研究

徐杰1高洁2王海峰3

中国船舶集团汾西重工有限责任公司装备制造公司总装车间 山西太原 030000

摘要：仪器仪表在实际应用中给其带来干扰的影响因素有很多，比如，与仪器仪表不相干的电流信号和电压以及电磁对仪器仪表在工作期间内的干扰，这些影响因素将会直接造成仪器仪表不能正常运行。因此，我们必须注重对仪器仪表抗干扰措施的应用探究，并且依据仪器仪表的实际工作原理与仪器仪表受外部环境干扰的作用原理来制定出一套科学合理的抗干扰措施，从而保证它的日常工作能够顺利进行。

关键词：仪器仪表；干扰来源；抗干扰策略

前言：仪器仪表现实工作中的环境条件一般来说是比较复杂的，由于各种因素通过不同方式进入仪器系统内产生的干扰作用从而使测试结果精确度不高，偏差严重时会影响仪器仪表的正常工作。本文主要分析了仪器仪表的干扰因素来源并通过有效的抗干扰措施来控制干扰因素对仪器仪表带来的不良后果。

1仪器仪表的干扰来源

日常工作中倘若仪器仪表的信号导线在敷设时工作人员没有对其认真检查，那么就会造成信号导线和仪表的动力线之间产生平行敷设的现象，在一定程度上会导致仪器仪表的两根信号线上均产生感应电势从而对仪器设备带来干扰。这种干扰产生的原因主要为动力线和仪表两根信号线之间的距离不相等，所以就会在仪器仪表的两根信号线上产生电位差，从而通过对信号线回路的影响作用而引起干扰；除此之外，现实生活中，一般大多数工业企业的生产设施设备在其工作过程中都伴随着振动现象进而会引发在这些设备上安装的仪器仪表或者仪表信号导线也随之发生振动的情况[1]。但是信号导线一旦在磁场中发生振动，那么就一定会产生感应电动势从而对仪器仪表的正常运行带来一定的干扰。

在大地中每个不同点之间通常也有着不一样的电位差。特别是在一些功率比较大的用电设施设备周围，一般当这些设备仪器的绝缘性能比较弱时其电位差就越大。一些工厂在使用仪器仪表过程中会无意识的将输入回路连接成三个或者三个以上的接地点，因此就会在仪器仪表中引入不同接地点的电位差，而且这些电位差极有可能会达到1～10V以上并且同时出现于两根信号导线上，通过静电耦合的方式在两个输入端感应出对大地的共同电压，以一种共模干扰的形式发生。但是又由于共模干扰不与信号相重复，所以它对仪器仪表没有直接的影响，它是通过测量系统而形成到大地的一种泄漏电流，并且通过电阻的耦合作用来直接干扰仪器仪表的工作。

由于在仪器仪表的工作位置附近通常会安装有功率较大的变压器和高压电网以及交流电动机等设施设备，这些仪器设备会在一定程度上对仪器仪表的工作空间带来非常强的电磁干扰，从而使经过该仪表工作空间内的连接导线产生感应电势，从而给仪器仪表的正常运行带来不良的后果。除此之外，由于仪器仪表的电子线路内部呢接线柱、电容内部介质、元件支架、印刷电路板以及外壳等绝缘功能较弱，尤其是当传感器的工作环境温度比较潮湿时，仪表绝缘体的绝缘电阻性能将会有所下降，从而造成漏电电流现象发生而对仪器仪表产生干扰作用，如果当漏电电流进入仪器仪表测量电路的输入端时所带来的后果将十分严重[2]。

化学与附加热电势带来的干扰原因主要是因为不同金属所产生的热电势以及金属腐蚀等产生的化学电势，当电势处于电回路时会对仪器仪表产生一定的干扰作用，这种干扰作用经常会通过直流的方式出现并且在仪表的接线端子板或者是干簧继电器等处极其容易产生热电势。

2控制仪器仪表干扰因素的有效措施

由于仪器仪表的系统信号基本上是低电平信号，所以，共模干扰会使仪器仪表的系统信号发生畸形变化并且使仪器仪表发生测量精度的误差。我们应从各种角度来防范共模干扰。仪器仪表与信号源外壳为了安全问题一般都与大地相连接并且使电位为零，信号源的电路和仪器仪表系统也要稳定的与大地相连，仪器仪表与大地相连的方式通常为在系统处单点接地。但是由于信号源侧对地无法彻底绝缘，所以，从这一方面来讲就无法尽量消除地电位差带来的干扰作用。为了提高仪器仪表的抗干扰能力，大多工业企业经常在低电平测量仪器仪表的过程中将二次仪表“伏地”，即将二次仪表与大地绝缘，有助于抑制共模干扰仪表电压的泄露途径，使共模干扰不能进入测试系统中。除此之外，工业企业还可以将屏蔽层与接地相结合运用于实际工作中，两者结合会使地电位差通过屏蔽层而形成回路，又由于地电阻要比屏蔽层的电阻要小很多，因此会在屏蔽层上产生电位梯度，从而使其通过屏蔽层和信号导线之间的分布电容耦合到信号电路当中去。除此之外，抗共模干扰因素的措施还包括隔离方法。即通过阻止干扰电路的形成进而控制干扰。

独立布线的抗干扰方法是指通过对仪器仪表的信号导线进行独立敷设的操作使仪表能够和动力电缆等其他信号导线之间能形成一个有效的隔离，独立布线抗干扰措施具有积极主动并且抗干扰能力强的优点。现阶段一些工业企业大多都广泛应用多个专业共同使用一个电缆路径来布线的方法来抑制干扰因素，这种方式一方面虽然使工业企业的设计更加简便，但是另一方面会使工厂给敷设在该电缆路径上的仪表信号导线带来一定的影响。因此，这需要引起我们的着重关注。总而言之，工业企业可以在工厂设计阶段提前考虑这种可能发生干扰的因素，然后通过使用信号导线和其他专业电缆分层敷设的设计方案以有效控制并降低其他专业电缆对信号导线造成的干扰作用[3]。屏蔽就是指在仪器仪表的信号导线外部覆盖一层铁磁材料或者金属网以更好地屏蔽干扰源。在具体的工业生产过程中，工业企业可以在仪器仪表的设计及生产环节通过直接使用屏蔽导线来对干扰信号就行有效屏蔽。

在具体生产活动中信号导线的扭绞就是指通过将仪器仪表的信号导线扭绞在一起从而能够对电场或者磁场由于感应耦合而给信号回路引起的串模干扰起到有效削减的作用。这种方式抗干扰原因主要是由于扭绞在一起的导线和干扰信号之间的空间距离基本一样，所以就在一定程度上预防了不同信号导线之间有可能会发生的感应电位差。除此之外，通过将仪器仪表的信号导线扭绞在一起的方式还可以很大程度上降低信号回路所涵盖的面积，从而促进抗干扰能力的最终成效。滤被就是指对仪器仪表在日常运行中一些变化速度很慢的干扰信号使用滤被的方式进行抑制干扰。这种方法由于目前我国大多数仪器仪表在设计环节就已经考虑了这种方法的应用，所以在实际生产工作中的应用就比较少，以避免二次重复运用带来不良后果。但是总得来说滤被有助于有效控制在仪器仪表工作过程中直流变化速率比较慢的干扰信号。

总结

仪器仪表在现实生活的具体应用中经常会因为仪表线以及动力线没有相应分开走线，或者工业企业周围有较大功率的设施设备等多种因素，所以会有可能对仪器仪表带来干扰影响，并且这些干扰因素通常会叠加在一起进而引起了反馈的数据波动而不是单一作用影响，最终使仪表测量数据产生偏差，甚至直接影响一些重要的数据从而降低生产产品的质量。因此工厂必须合理使用一些抗干扰措施来抑制其干扰因素。

参考文献：

[1]陈国寿.仪器仪表的抗干扰措施[J].科技创新与应用,2016(20):138-138.

[2]郭红.仪器仪表现场应用中的抗干扰分析及解决措施[J].山东工业技术,2017(16):264-264.

[3]闫旭.仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计[J].中国高新技术企业,2017(10):25-26.