儀表的幹擾以及如何排除-江蘇省孝感尼蓝纺织制造有限责任公司(WAP站)
                   
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儀表的(de)幹擾以及(ji)如何排除(chú)

    儀表 在工(gōng)業生産的(de)現場使用(yong)的條件常(cháng)常是很複(fu)雜的。被⚽測(ce)量的參👅數(shu)又往往被(bei)轉換成微(wēi)弱的低電(diàn)平電壓信(xìn)号,并通過(guò)長距離傳(chuan)輸至二次(cì)表或者計(ji)算機🤟系統(tong)。因此除了(le)有用的信(xìn)号外,經常(chang)會🈚出現一(yī)些與被測(cè)信号無關(guan)的電壓或(huò)電流存在(zài)。這種無關(guan)的電壓或(huò)電流信号(hào)我們稱之(zhi)爲“幹擾”(也(yě)叫噪聲)。
    幹(gan)擾的來源(yuán)有很多種(zhǒng),通常我們(men)所說的幹(gàn)擾是電氣(qì)的幹🛀擾,但(dan)⛷️是在廣義(yi)上熱噪聲(shēng)、溫度效應(ying)、化學效💚應(ying)、振動等都(dōu)可能給🏃測(cè)量🔞帶來影(ying)響,産生幹(gàn)擾。在測🔱量(liang)過程中,如(ru)果不能排(pai)㊙️除這些幹(gan)擾的影響(xiang),儀表就不(bu)能夠正常(chang)的工作。
    根(gen)據儀表輸(shu)入端幹擾(rao)的作用方(fāng)式,可分爲(wèi)串模幹擾(rao)和共🔴模幹(gàn)🐇擾。串模幹(gàn)擾是指疊(die)加在被測(cè)信号上的(de)幹擾;共模(mó)幹擾是加(jia)在儀表任(rèn)一輸入端(duan)與地之間(jian)的幹擾。
1 幹(gàn)擾的産生(shēng)
    幹擾來自(zi)于幹擾源(yuán),它們在儀(yi)表内外都(dou)可能存在(zài)‼️。在儀📐表外(wài)☔部,一些大(da)功率的用(yong)電設備以(yǐ)及電力設(she)備都可能(néng)成爲幹擾(rao)源,而在儀(yí)表内部的(de)電源變壓(yā)器、機電器(qi)、開關以及(jí)電源線等(deng)也均可能(néng)成爲幹擾(rǎo)🙇🏻源,幹擾的(de)引入方式(shì)主要如下(xià):
    1)電磁感應(ying),也就是磁(ci)耦合。信号(hào)源與儀表(biǎo)之間的連(lian)接🚩導線、儀(yi)表内部的(de)配線通過(guo)磁耦合在(zai)電路中形(xíng)成幹擾。像(xiang)我們在工(gōng)程中使用(yong)的大功率(lǜ)的變壓器(qi)、交流電👨‍❤️‍👨機(jī)、高壓電網(wang)等♉的周圍(wei)空間中都(dōu)存在有很(hěn)強的交變(biàn)💰磁場,而儀(yí)表的閉合(he)回路處在(zài)這種變化(huà)的磁場中(zhong)将會産生(shēng)感應電勢(shì)。感應電勢(shi)可用下式(shì)計算:式中(zhong):en——感應電動(dong)勢;B——磁通密(mi)💯度;A——閉合回(hui)路的面積(ji);θ——磁力線與(yu)面積A的垂(chuí)線的夾角(jiǎo)。    
    這種磁感(gǎn)應電動勢(shi)與有用信(xin)号串聯,當(dāng)信号源與(yǔ)儀表相距(ju)🛀較遠時,此(cǐ)情況較爲(wei)突出。将導(dǎo)線遠離這(zhe)些強用電(dian)⚽設備及動(dòng)力網,調整(zhěng)走線方向(xiàng)以及減小(xiao)導線回路(lù)面積都是(shi)必要的。僅(jin)由于把兩(liang)根信号線(xian)以短的節(jie)距絞合,磁(ci)感應電動(dong)🔞勢就能降(jiàng)💃🏻爲原有的(de)1/10~1/100。
    2)靜電感應(yīng),也就是電(diàn)的耦合。在(zài)相對的兩(liang)物體中,如(rú)其一🌈的電(diàn)位發生變(bian)化,則由于(yú)物體間的(de)電容使另(ling)一物體的(de)電位也發(fā)生變化。幹(gan)擾源是通(tong)過電容性(xing)的耦合㊙️在(zai)回路中形(xing)成幹擾。它(ta)是兩電場(chǎng)相互作用(yòng)🐅的結果.  通(tong)過電磁感(gan)💁應、靜電感(gan)應所形成(chéng)的幹擾大(da)部分是50Hz的(de)工頻幹擾(rao)電壓。但是(shì)其他的高(gao)頻發生器(qì)、帶整流子(zi)的電機等(děng)設備,也會(huì)産生高頻(pin)的幹擾。由(you)于雷雲之(zhi)間、雷雲💔與(yǔ)大地間的(de)放電,在配(pèi)線上也能(néng)感應出異(yì)常電壓。
    3)附(fu)加熱電勢(shi)和化學電(diàn)勢,主要是(shi)由于不同(tong)金屬産生(shēng)👉的熱電勢(shì)以及金屬(shu)腐蝕等原(yuan)因産生的(de)化學電勢(shi),當它處‼️于(yu)電回路時(shí)會成爲幹(gàn)擾,這種幹(gàn)擾大多以(yǐ)直流的形(xing)式出現。在(zài)接線端子(zǐ)闆或是幹(gàn)簧繼電器(qì)等處容易(yi)産生熱電(diàn)勢。
    4) 振動。導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運動時(shi),會産生感(gǎn)應電動勢(shì)。因此📐在振(zhèn)動的環境(jing)中把信号(hao)導線固定(ding)是很有必(bì)要💋的。      以上(shàng)這4種幹🔱擾(rao)都是和信(xìn)号串聯,也(yě)就是以串(chuàn)模幹擾的(de)形式出現(xiàn)。
    5)不同地電(dian)位引入的(de)幹擾。在大(dà)地中,各個(ge)不同點之(zhi)間🏃🏻往往存(cun)在電位差(cha)。尤其在大(dà)功率的用(yong)電設備附(fu)近,當這些(xiē)設備的絕(jue)緣性能較(jiao)差時,這一(yī)電位差更(geng)⭕大。而在儀(yí)表的❗使用(yòng)中💰往往又(you)會有意或(huò)無意的是(shì)輸入回路(lu)🔴存在兩個(ge)以上的接(jie)地點。這樣(yàng)就會把不(bú)同接地點(diǎn)的電位差(chà)引入儀表(biao),這種地電(diàn)位差有時(shi)能達1~10伏以(yǐ)上✨,它🤞是同(tóng)時出現在(zai)兩根信号(hào)導線. 通過(guò)靜電耦合(hé)☂️的方式,能(neng)在兩輸入(rù)端感應出(chu)對地的共(gong)同電壓,以(yi)共模幹擾(rao)🔞的形式出(chu)現。
    由于共(gong)模幹擾它(tā)不和信号(hào)相疊加,它(ta)不直接對(dui)儀表産生(sheng)影響♍。但它(ta)能通過測(cè)量系統形(xíng)成到地的(de)洩漏電流(liú),這漏電流(liú)通過電🔴阻(zǔ)的耦合就(jiu)能直接作(zuò)用于儀表(biǎo)🈲,産生幹擾(rǎo)。
    6)除一些脈(mo)沖電壓能(néng)夠作用于(yú)模拟電路(lu)之外,還可(kě)以📞對數字(zì)電🌈路産生(shēng)幹擾,這些(xie)脈沖電壓(ya)的發生源(yuan)是開關、電(dian)機、繼電器(qì)㊙️這樣一些(xie)感性負載(zǎi)和産生放(fàng)電的機器(qi)等。
    在了解(jie)了各種不(bú)同的幹擾(rao)源之後,我(wǒ)們就可以(yǐ)針對不🍓同(tong)的情況采(cǎi)取對應的(de)措施加以(yi)消除或避(bi)免。因爲所(suo)有的幹擾(rao)源都是💁通(tōng)過一定的(de)耦合通道(dào)而對儀表(biǎo)産生影響(xiang),因此我們(men)可以通過(guo)♈切斷幹擾(rǎo)的耦合通(tōng)道來抑制(zhì)幹擾。
1、通常(cháng)采用的方(fang)式有信号(hao)導線的扭(niǔ)絞、屏蔽、接(jiē)地、平衡、濾(lü)波、隔離等(deng)各種方法(fa),一般我們(men)會同時采(cai)取多🔴種措(cuo)施。
2 幹擾的(de)抑制
    常用(yong)的抗幹擾(rǎo)措施比較(jiào)多,要想抑(yì)制幹擾,必(bì)須對幹🌈擾(rǎo)作🌈全面地(dì)分析了解(jie),要在消除(chú)或抑制噪(zào)聲源❄️、破壞(huai)幹擾途徑(jìng)和削弱接(jiē)收電路對(duì)噪聲幹擾(rao)的敏感性(xing)這♉三個方(fang)面采取措(cuo)施。
    消除噪(zào)聲源是積(ji)極主動的(de)措施。比如(ru)插接件接(jie)觸不良、虛(xu)焊♋等情況(kuàng),對于這類(lei)幹擾源是(shì)可以消除(chu)的。從原♋則(zé)上講,對于(yu)噪聲源應(ying)予以消除(chu)。但是,實際(jì)上很多的(de)噪聲源是(shì)難以消除(chu)或不能消(xiāo)除的。例如(rú)有時候泵(bèng)房中的儀(yí)表,泵運行(hang)時電機的(de)電磁幹擾(rao)就是不能(neng)夠消除的(de)。這時候💚就(jiù)必須采取(qu)防護措施(shī)來抑制幹(gàn)擾。
1)串模幹(gan)擾的抑制(zhì)
    串模幹擾(rǎo)與被測信(xìn)号所處的(de)地位相同(tóng),因此一旦(dan)産生串模(mó)☂️幹擾,就不(bú)容易消除(chú)。所以應當(dang)首先防止(zhi)它的💚産生(shēng)。防止串模(mo)幹擾♈的措(cuo)施一般有(you)以下這些(xie)🏒:
   信号導線(xiàn) 的扭絞。由(you)于把信号(hao)導線扭絞(jiao)在一起能(neng)使信号回(hui)❌路包圍的(de)面❤️積大爲(wei)減少,而且(qie)是兩根信(xìn)号導線到(dào)幹擾源的(de)距離能大(dà)緻相等,分(fen)布電容也(ye)能大緻相(xiàng)同,所以能(néng)使由磁場(chǎng)和電場通(tōng)過感應耦(ou)合進入回(hui)路的串模(mo)⭕幹擾大爲(wei)減小。
    屏蔽(bì)。爲了防止(zhi)電場的幹(gan)擾,可以把(ba)信号導線(xiàn)用金屬包(bao)起來。通常(cháng)的做法是(shì)在導線外(wai)包一層金(jin)屬網(或者(zhe)鐵磁💛材料(liào)),外套絕緣(yuan)☔層。屏蔽的(de)目的就是(shi)隔斷“場”的(de)耦📧合,抑制(zhi)各種“場”的(de)幹擾。屏蔽(bi)層需要接(jie)地,才能夠(gòu)防止❤️幹擾(rǎo)。      2)共模幹擾(rǎo)的抑制
    由(yóu)于儀表系(xì)統信号多(duo)爲低電平(píng),因此,共模(mó)幹擾也會(hui)使儀表信(xìn)号産生畸(ji)變,帶來各(gè)種測量的(de)錯誤。防🔱止(zhǐ)共模幹擾(rao)通常采取(qu)的措施如(rú)下:
    接地。通(tong)常儀表和(hé)信号源外(wài)殼爲安全(quan)起見都接(jiē)大地🈚,保持(chí)零電位。信(xin)号源電路(lu)以及儀表(biǎo)系統也需(xū)要穩定接(jie)地。但是如(rú)果接地方(fang)式不恰當(dang),将形成地(di)回路導入(rù)幹擾。在實(shi)際應用中(zhong),我們通常(cháng)将屏蔽和(hé)接地結合(he)起⛷️來應用(yòng),往往能夠(gòu)解✌️決大部(bù)分的幹擾(rao)問🎯題。如果(guǒ)将屏蔽層(ceng)在信号側(cè)與儀表側(cè)均接地,則(ze)地電位差(cha)會通過屏(ping)蔽層形成(cheng)回路,由于(yú)地電阻通(tong)常比屏蔽(bì)層的電阻(zu)小的多,所(suǒ)以在屏🔞蔽(bi)層上就會(hui)形成⛱️電位(wei)梯度,并通(tong)過🏃屏蔽層(ceng)與信号導(dǎo)線🍓間的分(fèn)布電容耦(ou)合到信号(hao)電路💰中去(qu),因此屏蔽(bi)層也必須(xu)一點接地(dì)。并且,信号(hào)導線屏🌈蔽(bì)層接地應(ying)與系統接(jiē)地♌同側。     
    事(shì)實上,由于(yú)二次儀表(biao)的外殼爲(wei)了安全,是(shì)需要接🌈地(di)的。而儀表(biao)的輸入端(duan)與外殼之(zhi)間一定存(cún)在分布電(dian)容👌和漏阻(zu)抗,因此🔅,浮(fu)地不可能(neng)把洩漏途(tu)徑完全切(qiē)斷,因此,必(bi)要的時候(hou)🔞,通常采用(yòng)的是雙層(céng)屏蔽浮地(di)保護。也就(jiù)是在在儀(yí)表的外殼(ké)内部再套(tào)一個内屏(píng)蔽罩,内屏(píng)💛蔽罩與信(xìn)号輸入端(duān)已經外殼(ké)之間均✉️不(bú)做電氣連(lian)接,内屏蔽(bì)層引出💛一(yi)條導線與(yu)信号導線(xiàn)的屏蔽㊙️層(céng)相連接,而(ér)信号線的(de)屏蔽在信(xin)号源處一(yī)點接地,這(zhe)樣使儀表(biao)的輸入保(bǎo)護屏蔽及(jí)信号屏蔽(bì)對信号源(yuán)穩定起來(lái),處于等電(diàn)位狀态。可(kě)以大大的(de)提高儀表(biǎo)抗幹💰擾的(de)能🎯,即便這(zhe)樣,其實也(ye)是存在一(yi)定的洩漏(lou)電流的,但(dàn)是,抑制幹(gàn)擾的措施(shī)就是爲㊙️了(le)讓幹擾信(xin)号強度降(jiàng)低至相🐅對(dui)與實際信(xin)号強度來(lai)說可忽略(lue)的程度。
    另(ling)外,經常采(cai)用的抗幹(gan)擾措施還(hái)有隔離,也(ye)是通過☁️阻(zu)止💰幹擾👈回(hui)路的形成(cheng)來抑制幹(gan)擾。這些方(fang)法的作用(yong)是疊加的(de)。通常,我們(men)會采取其(qi)中的一種(zhǒng)或幾種🥵方(fang)法來提高(gao)信号測量(liàng)😍的抗幹🔴擾(rao)能力🌂。

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