影響測控係統精度,淺談計算機控製係統的抗幹擾技術
發布時間:2016-09-05 責任編輯:susan
【導讀】由(you)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)的(de)工(gong)作(zuo)境(jing)往(wang)往(wang)十(shi)分(fen)惡(e)劣(lie),計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)受(shou)到(dao)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)幹(gan)擾(rao)。這(zhe)些(xie)幹(gan)擾(rao)可(ke)能(neng)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du),使(shi)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)下(xia)降(jiang),降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)混(hun)亂(luan)或(huo)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang),進(jin)而(er)造(zao)成(cheng)生(sheng)產(chan)事(shi)故(gu)。

1、抗幹擾概述
由you於yu工gong業ye現xian場chang的de工gong作zuo境jing往wang往wang十shi分fen惡e劣lie,計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong不bu可ke避bi免mian地di受shou到dao各ge種zhong各ge樣yang的de幹gan擾rao。這zhe些xie幹gan擾rao可ke能neng會hui影ying響xiang到dao測ce控kong係xi統tong的de精jing度du,使shi係xi統tong的de性xing能neng指zhi標biao 下降,降低係統的可靠性,甚至導致係統運行混亂或發生故障,進而造成生產事故。幹擾可能來自外部,也可能來自內部;它ta通tong過guo不bu同tong的de途tu徑jing作zuo用yong於yu控kong製zhi係xi統tong,且qie其qi作zuo用yong程cheng度du及ji引yin起qi的de後hou果guo與yu幹gan擾rao的de性xing質zhi及ji幹gan擾rao的de強qiang度du等deng因yin素su有you關guan。幹gan擾rao是shi客ke觀guan存cun在zai的de,研yan究jiu抗kang幹gan擾rao技ji術shu就jiu是shi要yao分fen清qing幹gan擾rao的de來lai源yuan,探tan索suo抑yi製zhi或huo消xiao除chu幹gan擾rao的de措cuo施shi,以yi提ti高gao計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong的de可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing。
2、幹擾的概念
幹(gan)擾(rao)使(shi)指(zhi)有(you)用(yong)信(xin)號(hao)以(yi)外(wai)的(de)噪(zao)聲(sheng)或(huo)造(zao)成(cheng)計(ji)算(suan)機(ji)設(she)備(bei)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)的(de)破(po)壞(huai)因(yin)素(su)。產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)的(de)原(yuan)因(yin)稱(cheng)為(wei)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。幹(gan)擾(rao)源(yuan)通(tong)過(guo)傳(chuan)播(bo)途(tu)徑(jing)影(ying)響(xiang)的(de)器(qi)件(jian)或(huo)係(xi)統(tong)稱(cheng)為(wei)幹(gan)擾(rao)對(dui)象(xiang)。幹(gan)擾(rao)源(yuan)、傳chuan播bo途tu徑jing和he幹gan擾rao對dui象xiang構gou成cheng了le幹gan擾rao係xi統tong的de三san個ge因yin素su。抗kang幹gan擾rao技ji術shu就jiu是shi通tong過guo對dui這zhe三san要yao素su中zhong的de一yi個ge或huo多duo個ge采cai取qu措cuo施shi來lai實shi現xian的de。為wei了le有you效xiao的de抑yi製zhi和he消xiao除chu幹gan擾rao,首shou先xian要yao分fen清qing幹gan擾rao的de來lai源yuan、傳播途徑以及幹擾的作用方式。
3、幹擾的來源
計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)幹(gan)擾(rao)的(de)來(lai)源(yuan)是(shi)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de),有(you)時(shi)甚(shen)至(zhi)是(shi)錯(cuo)綜(zong)複(fu)雜(za)。總(zong)體(ti)上(shang),按(an)照(zhao)來(lai)源(yuan),幹(gan)擾(rao)可(ke)分(fen)為(wei)內(nei)部(bu)幹(gan)擾(rao)和(he)外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)。外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)與(yu)係(xi)統(tong)所(suo)在(zai)環(huan)境(jing)和(he)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)有(you)關(guan),與(yu)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)無(wu)關(guan)。內(nei)部(bu)幹(gan)擾(rao)則(ze)由(you)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)布(bu)局(ju)、製造工藝等引入。
外部幹擾:與係統結構無關,是由使用條件和外部環境決定的。外部幹擾主要有:天電幹擾,如雷電或大氣電離作用引起的幹擾電波;天體幹擾,如太陽或其它星球輻射的電磁波;周圍電氣設備發出的電磁波幹擾;電源的工頻幹擾;氣象條件引起的幹擾,如濕度、溫度等;地磁場幹擾;火花放電、弧光放電、輝光放電等產生的電磁波等。
內部幹擾:是由係統的結構布局、線路設計、元器件性質變化和漂移等原因造成的,主要有:分別電容、分布電感引起的耦合感應;電磁場輻射感應;長線傳輸的波反射;多點接地造成的電位差引入的幹擾;寄生震蕩引起的幹擾以及熱噪聲、閃變噪聲、尖峰噪聲等。
4、幹擾的傳播途徑
在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)現(xian)場(chang)往(wang)往(wang)有(you)許(xu)多(duo)強(qiang)電(dian)設(she)備(bei),它(ta)們(men)在(zai)起(qi)動(dong)和(he)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)將(jiang)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)電(dian)磁(ci)場(chang),另(ling)外(wai)還(hai)有(you)來(lai)自(zi)空(kong)間(jian)傳(chuan)播(bo)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)和(he)雷(lei)電(dian)幹(gan)擾(rao),以(yi)及(ji)高(gao)壓(ya)輸(shu)電(dian)線(xian)周(zhou)圍(wei)交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)等(deng)。幹(gan)擾(rao)傳(chuan)播(bo)途(tu)徑(jing)主(zhu)要(yao)有(you):電場耦合、磁場耦合、公共阻抗耦合。
電場耦合:又稱靜電耦合,是通過電容耦合竄入其它線路的。兩根導線之間會構成分布電容,印製電路板上各印製電線之間、bianyaqixianzazhijianheraoxianzhijiandouhuigouchengfenbudianrong。zhexiefenbudianrongdecunzaikeyiweiganraoxinhaotigongganraodiankangtongdao,dianchangganraojiukeyiyougaitongdaocuanruxitong,xingchengganrao。
磁場耦合:在zai任ren何he載zai流liu導dao體ti周zhou圍wei都dou會hui產chan生sheng磁ci場chang,當dang電dian流liu變bian化hua時shi會hui產chan生sheng交jiao變bian磁ci場chang,該gai磁ci場chang必bi然ran會hui在zai其qi周zhou圍wei的de閉bi合he回hui路lu中zhong產chan生sheng感gan應ying電dian勢shi引yin起qi幹gan擾rao,它ta是shi通tong過guo導dao體ti間jian互hu感gan耦ou合he進jin來lai的de。在zai設she備bei內nei部bu,線xian圈quan或huo變bian壓ya器qi的de漏lou磁ci也ye會hui引yin起qi幹gan擾rao;zaishebeiwaibu,pingxingjiashedelianggendaoxianyehuichanshengganrao。diancifushehuizaochengcichangouheganrao,rugaopindianliuliuguodaotishi,zaigaidaotizhouweibianchanshenglexiangkongjianchuanbodediancibo。zhexieganraojiyitongguodianyuanxianhechangxinhaoxianouhedaojisuanjizhong。lingwai,changxianganraojuyoutianxianxiaoying,jinenggoufusheganraobohejieshouganraobo。
公共阻抗耦合:shiyouyudianliuliuguohuilujiangonggongzukang,shideyigehuiludedianliusuochanshengdedianyajiangyingxiangdaolingyihuilu。zaijisuanjikongzhixitongzhong,pubiancunzaigonggongouhezukang,liru,dianyuanyinxian、印刷電路板上的地和公共電源線、彙hui流liu排pai等deng。這zhe些xie彙hui流liu排pai都dou都dou具ju有you一yi定ding的de阻zu抗kang,對dui於yu多duo回hui路lu來lai講jiang,就jiu是shi公gong共gong耦ou合he阻zu抗kang。當dang流liu過guo較jiao大da的de數shu字zi信xin號hao電dian流liu時shi,其qi作zuo用yong就jiu像xiang是shi一yi根gen天tian線xian,將jiang幹gan擾rao引yin入ru到dao各ge回hui路lu中zhong。同tong時shi,各ge回hui流liu條tiao之zhi間jian具ju有you電dian容rong,數shu字zi脈mai衝chong可ke以yi通tong過guo這zhe個ge電dian容rong耦ou合he過guo來lai。印yin製zhi板ban上shang的de地di,實shi質zhi上shang就jiu是shi公gong共gong回hui流liu線xian,由you於yu它ta仍reng然ran具ju有you一yi定ding的de電dian阻zu,各ge電dian路lu之zhi間jian就jiu通tong過guo它ta產chan生sheng信xin號hao耦ou合he。
5、幹擾的作用方式
按幹擾作用方式的不同,幹擾可分為:差模幹擾、共模幹擾和長線傳輸幹擾。
差模幹擾:也ye稱cheng串chuan模mo幹gan擾rao,就jiu是shi串chuan聯lian與yu信xin號hao源yuan回hui路lu之zhi中zhong的de幹gan擾rao。它ta串chuan聯lian在zai信xin號hao源yuan回hui路lu中zhong,與yu被bei測ce信xin號hao相xiang加jia後hou輸shu入ru係xi統tong。產chan生sheng差cha模mo幹gan擾rao的de因yin素su主zhu要yao有you分fen布bu電dian容rong的de靜jing電dian耦ou合he、空間的磁場耦合、長線傳輸的互感、50HZ的工頻幹擾,以及信號回路中元件的參數變化等。
共模幹擾:用於過程控製的計算機的地、信(xin)號(hao)放(fang)大(da)器(qi)的(de)地(di)和(he)現(xian)場(chang)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)地(di)之(zhi)間(jian)通(tong)常(chang)要(yao)隔(ge)一(yi)段(duan)距(ju)離(li),長(chang)達(da)幾(ji)十(shi)米(mi)甚(shen)至(zhi)上(shang)百(bai)米(mi),在(zai)兩(liang)個(ge)接(jie)地(di)點(dian)之(zhi)間(jian)往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)電(dian)位(wei)差(cha),這(zhe)個(ge)電(dian)位(wei)差(cha)對(dui)放(fang)大(da)器(qi)的(de)幹(gan)擾(rao),稱(cheng)為(wei)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),也(ye)稱(cheng)為(wei)共(gong)態(tai)幹(gan)擾(rao)或(huo)縱(zong)向(xiang)幹(gan)擾(rao)。這(zhe)種(zhong)幹(gan)擾(rao)可(ke)以(yi)是(shi)直(zhi)流(liu)幹(gan)擾(rao)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)交(jiao)流(liu)幹(gan)擾(rao),其(qi)幅(fu)值(zhi)可(ke)以(yi)是(shi)幾(ji)伏(fu)甚(shen)至(zhi)更(geng)高(gao),取(qu)決(jue)於(yu)現(xian)場(chang)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)等(deng)設(she)備(bei)的(de)接(jie)地(di)情(qing)況(kuang)。
長線傳輸幹擾:在zai計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong中zhong,現xian場chang信xin號hao到dao控kong製zhi計ji算suan機ji以yi及ji控kong製zhi計ji算suan機ji到dao現xian場chang執zhi行xing機ji構gou,都dou需xu要yao一yi段duan較jiao長chang的de線xian路lu進jin行xing信xin號hao傳chuan輸shu,即ji長chang線xian傳chuan輸shu。對dui於yu高gao速su信xin號hao傳chuan輸shu的de線xian路lu,即ji在zai高gao頻pin信xin號hao電dian路lu中zhong,多duo長chang的de導dao線xian可ke作zuo為wei長chang線xian,取qu決jue於yu電dian路lu信xin號hao頻pin率lv的de大da小xiao,在zai有you些xie情qing況kuang下xia,可ke能neng1m左右的線就應作為長線看待。
信號在長線中傳輸會遇到三個問題:一是高速變化的信號在長線中傳輸時出現的波反射現象,二是具有信號延時,三是長線傳輸會遇到外界幹擾。
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