網友分析顯示儀表中的幹擾及解決措施分享
發布時間:2015-02-02 責任編輯:sherryyu
【導讀】gezhongchanghedexianshiyiqizaihechuanganqidengxiangjiehou,zaicaijixinhaoshixinhaozongshishihaoshihuai,zhexiedaodishishenmezaochengde?zuoweigongchengshiyaoruhequfenxizhexieganrao?fenxihouzenmequjiejuene?xiamianxiaobianjiangxiangxiweidajiajiangjiexianshiyibiaozhongdeganraojijiejuecuoshi。
化工顯示儀表與各種傳感器、變bian送song器qi配pei套tao後hou,可ke用yong來lai顯xian示shi不bu同tong的de參can數shu。但dan是shi,數shu字zi壓ya力li表biao儀yi表biao在zai石shi油you和he化hua工gong領ling域yu的de廣guang泛fan應ying用yong中zhong或huo試shi驗yan現xian場chang使shi用yong時shi的de條tiao件jian常chang常chang是shi很hen複fu雜za的de,周zhou圍wei存cun在zai大da量liang強qiang交jiao變bian磁ci場chang、電場、振動、熱噪聲、強輻射、溫度效應、donglidianyuandeng,douyoukenengyingxiangjianceshujudezhengquecaijiheshengchanguochengdezidongkongzhierchengweiganraoyuan。zhexieyubeicexinhaowuguandedianyahuodianliuyiduozhongxingshiouhejiazaidaojiance、控製、顯示設備,使信號采集失準、記錄顯示失真、被測參數有用信號質量下降、自動控製不能及時進行,甚至操作失控,直接影響正常生產、產品質量和經濟效益的提高。這些幹擾大多很難改變,但設法加以有效抑製卻十分必要。
一、數字式顯示儀表的原理及組成概況
數字顯示儀表一般是由模數轉換、非線性補償及標度變換三大部分組成。它是以電信號為輸入量,直接用數字顯示被測量。實現數字顯示的關鍵是通過A/Dzhuanhuanzhuangzhibalianxubianhuademoniliangbianhuanchengduanxudeshuziliang。zaishengchanzhongyaoqiuxianshiyibiaofanyingdexianshizhishibeicecanshudehanshu,bingqieyaoqiunengzidongdibuchangqitaganraoyinsu,zhexiehanshuguanxiyouxieshixianxingde,danduoshushifeixianxingde。weilejiangbeicecanshunengyijueduizhidexingshixianshichulai,duiyuxianshiyibiao,xuyaojiangbeicecanshujinxingyixiebiyaodeyunsuan、處理及非線性補償,同時補償其它參數對被測參數的影響。在A/D轉換中,采用一定的計量單位使連續變化的模擬量整量化,得到近似的斷續的數字量。計量單位越小整量化的誤差也就越小,A/D轉換裝置的頻率響應、前置放大的穩定性等也越高,數字量就越接近於連續量本身的值。
這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉換型、脈衝寬度調製型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。非(fei)線(xian)性(xing)補(bu)償(chang)或(huo)標(biao)度(du)變(bian)換(huan)是(shi)對(dui)檢(jian)測(ce)來(lai)的(de)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)必(bi)要(yao)的(de)運(yun)算(suan),使(shi)數(shu)字(zi)式(shi)顯(xian)示(shi)儀(yi)表(biao)能(neng)以(yi)被(bei)測(ce)參(can)數(shu)的(de)直(zhi)接(jie)數(shu)字(zi)表(biao)達(da)出(chu)來(lai)。模(mo)擬(ni)式(shi)非(fei)線(xian)性(xing)補(bu)償(chang)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)來(lai)補(bu)償(chang)不(bu)同(tong)範(fan)圍(wei)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya),而(er)數(shu)字(zi)式(shi)非(fei)線(xian)性(xing)補(bu)償(chang)則(ze)是(shi)先(xian)把(ba)被(bei)測(ce)參(can)數(shu)的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)經(jing)過(guo)A/D轉換成數字量後再進入非線性補償環節,具有精度高、通用性強的優點,隨著電子數字計算機的發展,標度變換及非線性補償任務由計算機來完成。

二、顯示儀表應用中的抗幹擾措施
幹擾的產生
生產中,被測參數往往被轉換成微弱的低電平電壓信號,並通過長距離疊加到信號線上,進入儀表。
1.電磁感應線路形成的閉合回路處在這種變化的磁場中將被感應出電勢,使信號源與儀器儀表之間的連接導線、yibiaoneibudepeixiantongguociouhezaidianluzhongxingchengganrao。zhezhongdianciganyingdianshiyuyouyongxinhaoxiangchuanlian,dangxinhaoyuanyuxianshiyibiaoxiangjujiaoyuanshi,ganraojiaoweituchu。ciwai,gaopinlvfashengqi、帶整流子的電機等設備,也會產生高頻率的幹擾。
2.靜電感應。
靜(jing)電(dian)感(gan)應(ying)是(shi)兩(liang)電(dian)場(chang)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)的(de)結(jie)果(guo)。在(zai)相(xiang)對(dui)的(de)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)中(zhong),如(ru)其(qi)一(yi)的(de)電(dian)位(wei)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),則(ze)由(you)於(yu)導(dao)線(xian)間(jian)的(de)電(dian)容(rong)變(bian)化(hua)使(shi)得(de)另(ling)一(yi)導(dao)線(xian)的(de)電(dian)位(wei)也(ye)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),幹(gan)擾(rao)源(yuan)以(yi)電(dian)容(rong)性(xing)的(de)耦(ou)合(he)在(zai)回(hui)路(lu)中(zhong)形(xing)成(cheng)幹(gan)擾(rao)。
3.附加熱電勢和化學電勢。
由於不同金屬產生的熱電勢以及金屬腐蝕等產生的化學電勢,在電路回路中形成直流電氣幹擾。
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4.振動。
在強振動的環境中,導線由於在磁場中處於運動狀態而產生感應電勢,此幹擾與信號相串聯,以串模幹擾形式進入儀器儀表。
5.不同地電位引入的幹擾。
在(zai)大(da)功(gong)率(lv)的(de)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)附(fu)近(jin),當(dang)設(she)備(bei)的(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)時(shi),不(bu)同(tong)地(di)電(dian)位(wei)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)的(de)引(yin)入(ru)形(xing)成(cheng)幹(gan)擾(rao),而(er)在(zai)儀(yi)表(biao)的(de)使(shi)用(yong)中(zhong)往(wang)往(wang)會(hui)有(you)意(yi)無(wu)意(yi)地(di)使(shi)輸(shu)入(ru)端(duan)存(cun)在(zai)兩(liang)個(ge)以(yi)上(shang)的(de)連(lian)接(jie)點(dian),這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)把(ba)不(bu)同(tong)接(jie)地(di)點(dian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)以(yi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)形(xing)式(shi)引(yin)入(ru)到(dao)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao),這(zhe)種(zhong)幹(gan)擾(rao)是(shi)同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)在(zai)兩(liang)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)。
6.信號源是不平衡電橋。
當橋路電源接地時,除橋路對角線的不平衡電壓,產生幹擾。
7.一些脈衝狀的幹擾電壓除能作用於模擬電路外,有時也能直接進入數字電路中給予幹擾,這些幹擾電壓的發生源是開關、電機、繼電器那樣的感性負載和產生放電的機器等。
幹擾的抑製
幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)的(de)形(xing)成(cheng)是(shi)因(yin)為(wei)有(you)幹(gan)擾(rao)源(yuan)的(de)存(cun)在(zai),並(bing)通(tong)過(guo)一(yi)定(ding)的(de)耦(ou)合(he)渠(qu)道(dao)對(dui)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。為(wei)減(jian)少(shao)這(zhe)些(xie)影(ying)響(xiang),在(zai)設(she)計(ji)儀(yi)表(biao)時(shi)就(jiu)應(ying)考(kao)慮(lv)對(dui)幹(gan)擾(rao)的(de)抑(yi)製(zhi)問(wen)題(ti),盡(jin)量(liang)提(ti)高(gao)其(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong),要(yao)找(zhao)出(chu)並(bing)結(jie)合(he)絞(jiao)扭(niu)、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法,切斷耦合通道以抑製幹擾。同時,要求顯示儀表具有耐高溫、低溫、高壓、腐蝕、高粘度等性能和較好的動態特性,以減少被測參數的測量誤差。
1.串模幹擾的抑製方法
串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)在(zai)信(xin)號(hao)源(yuan),也(ye)很(hen)可(ke)能(neng)是(shi)從(cong)引(yin)線(xian)上(shang)感(gan)應(ying)或(huo)接(jie)收(shou)而(er)來(lai)。由(you)於(yu)串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)與(yu)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)所(suo)處(chu)地(di)位(wei)相(xiang)同(tong),所(suo)以(yi)一(yi)旦(dan)產(chan)生(sheng)了(le)串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)之(zhi)後(hou),它(ta)的(de)有(you)害(hai)作(zuo)用(yong)往(wang)往(wang)不(bu)大(da)容(rong)易(yi)消(xiao)除(chu),所(suo)以(yi)應(ying)該(gai)首(shou)先(xian)防(fang)止(zhi)它(ta)的(de)產(chan)生(sheng)。
就能使信號回路所包圍的麵積大為減小,使電場通過在兩信號線上的感應耦合進入回路的串模幹擾電位差大為減少。
包起來,再在外麵包上一層絕緣物或信號線直接采用屏蔽電纜,屏蔽層接地。因非磁性屏蔽層對50赫茲的磁場無效果,必要時可把信號線穿入鐵管中,使信號導線得到磁屏蔽。而在靜電屏蔽後,能使感應電勢減小到原有的1/100~1/1000。
濾波:對變化速度很慢的直流信號,在儀器儀表輸入端加入濾波電路,以使混雜於有效信號的幹擾衰減到最小。常在輸入級前加二至三級R-C濾波電路,而以采用內阻較低的雙T型濾波器效果更好。
對消:雙積分型和脈衝調寬型等數字儀表,對輸入信號的平均值而不是瞬時值進行A/D轉換,能把一些串模幹擾平均掉。
盡量使信號線與電源線分開敷設。合理布線,在允許的條件下將導線的電流流向作反方向處理,以減弱相互產生的磁場的幹擾;不bu允yun許xu把ba信xin號hao線xian與yu動dong力li線xian平ping行xing敷fu設she在zai一yi起qi,亦yi不bu應ying由you同tong一yi穿chuan線xian孔kong洞dong進jin入ru儀yi器qi儀yi表biao內nei。低di電dian平ping信xin號hao線xian應ying以yi盡jin量liang短duan的de不bu絞jiao扭niu線xian接jie至zhi信xin號hao端duan子zi的de相xiang鄰lin位wei置zhi上shang,以yi減jian少shao感gan應ying幹gan擾rao的de麵mian積ji,絕jue對dui禁jin止zhi電dian源yuan線xian、xinhaoxianyongtongyigendianlan。gaodianpinghedidianpingxianyebuyaoyongtongyijiexianchajian。zaibudeyishi,bagaodianpinghedidianpingxianfenkaifangzaijiechajianpangbian,zhongjiangeyidixianduanzihebeiyongduanzi。
2.共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)的(de)抑(yi)製(zhi),以(yi)切(qie)斷(duan)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)的(de)泄(xie)漏(lou)途(tu)徑(jing),使(shi)幹(gan)擾(rao)無(wu)法(fa)進(jin)入(ru)。在(zai)低(di)電(dian)平(ping)測(ce)試(shi)中(zhong),信(xin)號(hao)線(xian)隻(zhi)應(ying)有(you)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)且(qie)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)也(ye)須(xu)有(you)一(yi)點(dian)接(jie)地(di),無(wu)論(lun)信(xin)號(hao)線(xian)和(he)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)等(deng)均(jun)需(xu)加(jia)以(yi)屏(ping)蔽(bi),把(ba)接(jie)地(di)和(he)屏(ping)蔽(bi)正(zheng)確(que)地(di)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)使(shi)用(yong),往(wang)往(wang)能(neng)解(jie)決(jue)大(da)部(bu)分(fen)的(de)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)。當(dang)有(you)一(yi)個(ge)不(bu)接(jie)地(di)信(xin)號(hao)源(yuan)與(yu)一(yi)個(ge)接(jie)地(di)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)連(lian)時(shi),信(xin)號(hao)線(xian)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)應(ying)接(jie)至(zhi)放(fang)大(da)器(qi)的(de)公(gong)共(gong)端(duan)。當(dang)有(you)一(yi)個(ge)接(jie)地(di)信(xin)號(hao)源(yuan)與(yu)一(yi)個(ge)不(bu)接(jie)地(di)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)連(lian)時(shi),即(ji)使(shi)信(xin)號(hao)源(yuan)端(duan)接(jie)的(de)不(bu)是(shi)大(da)地(di),信(xin)號(hao)線(xian)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)也(ye)應(ying)接(jie)至(zhi)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)公(gong)共(gong)端(duan),使(shi)之(zhi)保(bao)持(chi)零(ling)電(dian)位(wei),可(ke)有(you)效(xiao)切(qie)斷(duan)電(dian)位(wei)的(de)泄(xie)漏(lou)電(dian)流(liu),提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li),這(zhe)是(shi)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)中(zhong)常(chang)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)。
儀表采用雙層屏蔽浮地保護技術:
weitigaoyiqiyibiaokanggongmoganraonengli,zaifangdaqishurubufenfudidetongshi,yiqiyibiaocaiyongshuangcengpingbifudibaohu。chuliyongbiaokezuoyicengpingbiwai,zaiyiqiyibiaoneizaiyongyigeneipingbizhaojiangfangdaqishurubufenpingbiqilai。zailiangpingbicengzhijian、在zai放fang大da器qi輸shu入ru部bu分fen和he內nei屏ping蔽bi層ceng之zhi間jian都dou不bu作zuo電dian氣qi上shang的de連lian接jie。內nei屏ping蔽bi層ceng不bu要yao與yu儀yi器qi儀yi表biao外wai殼ke相xiang接jie,而er應ying單dan獨du引yin出chu一yi根gen線xian作zuo為wei保bao護hu屏ping蔽bi端duan與yu信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi層ceng相xiang連lian接jie,從cong而er使shi保bao護hu屏ping蔽bi延yan伸shen到dao信xin號hao線xian全quan長chang,而er信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi在zai信xin號hao源yuan處chu一yi點dian接jie地di,這zhe樣yang使shi儀yi器qi儀yi表biao的de輸shu入ru保bao護hu屏ping蔽bi及ji信xin號hao屏ping蔽bi對dui信xin號hao源yuan穩wen定ding起qi來lai,處chu於yu等deng電dian位wei狀zhuang態tai。所suo以yi,屏ping蔽bi能neng用yong來lai降jiang低di耦ou合he到dao導dao線xian上shang的de共gong模mo電dian壓ya。
weitigaoyiqiyibiaokanggongmoganraonengli,zaifangdaqishurubufenfudidetongshi,yiqiyibiaocaiyongshuangcengpingbifudibaohu。chuliyongbiaokezuoyicengpingbiwai,zaiyiqiyibiaoneizaiyongyigeneipingbizhaojiangfangdaqishurubufenpingbiqilai。zailiangpingbicengzhijian、在zai放fang大da器qi輸shu入ru部bu分fen和he內nei屏ping蔽bi層ceng之zhi間jian都dou不bu作zuo電dian氣qi上shang的de連lian接jie。內nei屏ping蔽bi層ceng不bu要yao與yu儀yi器qi儀yi表biao外wai殼ke相xiang接jie,而er應ying單dan獨du引yin出chu一yi根gen線xian作zuo為wei保bao護hu屏ping蔽bi端duan與yu信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi層ceng相xiang連lian接jie,從cong而er使shi保bao護hu屏ping蔽bi延yan伸shen到dao信xin號hao線xian全quan長chang,而er信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi在zai信xin號hao源yuan處chu一yi點dian接jie地di,這zhe樣yang使shi儀yi器qi儀yi表biao的de輸shu入ru保bao護hu屏ping蔽bi及ji信xin號hao屏ping蔽bi對dui信xin號hao源yuan穩wen定ding起qi來lai,處chu於yu等deng電dian位wei狀zhuang態tai。所suo以yi,屏ping蔽bi能neng用yong來lai降jiang低di耦ou合he到dao導dao線xian上shang的de共gong模mo電dian壓ya。
應用平衡電路:
一個係統的穩定程度取決於信號源、信號引線、fuzaidepinghengyijiqitazasanfenbucanshudepingheng。weitigaoyiqiyibiaokanggongmoganraonengli,caiyongpinghengcuoshishiliangxianlushangsuozhuanhuandedianyaxiangdeng,yicilaijiangdiouhedaofuzaishangdegaibufengongmodianya。
一個係統的穩定程度取決於信號源、信號引線、fuzaidepinghengyijiqitazasanfenbucanshudepingheng。weitigaoyiqiyibiaokanggongmoganraonengli,caiyongpinghengcuoshishiliangxianlushangsuozhuanhuandedianyaxiangdeng,yicilaijiangdiouhedaofuzaishangdegaibufengongmodianya。
電源引入幹擾的抑製:
在zai儀yi器qi儀yi表biao內nei部bu主zhu要yao的de幹gan擾rao來lai自zi小xiao功gong率lv變bian壓ya器qi產chan生sheng的de漏lou電dian流liu。為wei防fang止zhi泄xie漏lou電dian流liu幹gan擾rao,可ke將jiang變bian壓ya器qi初chu級ji繞rao組zu放fang在zai屏ping蔽bi層ceng之zhi內nei,並bing將jiang屏ping蔽bi層ceng接jie地di,此ci時shi變bian壓ya器qi初chu級ji繞rao組zu上shang的de相xiang電dian壓ya通tong過guo對dui屏ping蔽bi層ceng的de分fen布bu電dian容rong,使shi漏lou電dian電dian流liu直zhi接jie流liu入ru地di,而er不bu再zai流liu入ru放fang大da器qi、celiangdianluhexinhaoyuanzhongchanshengganrao。weifangzhidianyuanbianyaqiyinruganrao,caiyongsancengpingbijiegoujidianyuanbianyaqichujipingbicengzhijieyubiaokejiedi,gongdianzhuangzhidecijiraozuyusuoyoupingbicengxiangjie,fangdaqidianyuandecijiraozupingbicengyufangdaqidichuyudengdianweizhuangtai。youdianyuanyinqidemaichongzhuangganrao,duishuzidianluyoujiaodayingxiang,yingzaidianyuanxianlushangjiazhuanggaopinlvboqi,lvboqiyingzhuangzaishuruheshuchuyinxiandoujingguochuanxindianrongjinxinglvbodetiezhipingbihenei。
在zai儀yi器qi儀yi表biao內nei部bu主zhu要yao的de幹gan擾rao來lai自zi小xiao功gong率lv變bian壓ya器qi產chan生sheng的de漏lou電dian流liu。為wei防fang止zhi泄xie漏lou電dian流liu幹gan擾rao,可ke將jiang變bian壓ya器qi初chu級ji繞rao組zu放fang在zai屏ping蔽bi層ceng之zhi內nei,並bing將jiang屏ping蔽bi層ceng接jie地di,此ci時shi變bian壓ya器qi初chu級ji繞rao組zu上shang的de相xiang電dian壓ya通tong過guo對dui屏ping蔽bi層ceng的de分fen布bu電dian容rong,使shi漏lou電dian電dian流liu直zhi接jie流liu入ru地di,而er不bu再zai流liu入ru放fang大da器qi、celiangdianluhexinhaoyuanzhongchanshengganrao。weifangzhidianyuanbianyaqiyinruganrao,caiyongsancengpingbijiegoujidianyuanbianyaqichujipingbicengzhijieyubiaokejiedi,gongdianzhuangzhidecijiraozuyusuoyoupingbicengxiangjie,fangdaqidianyuandecijiraozupingbicengyufangdaqidichuyudengdianweizhuangtai。youdianyuanyinqidemaichongzhuangganrao,duishuzidianluyoujiaodayingxiang,yingzaidianyuanxianlushangjiazhuanggaopinlvboqi,lvboqiyingzhuangzaishuruheshuchuyinxiandoujingguochuanxindianrongjinxinglvbodetiezhipingbihenei。
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