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如何預(yù)防數(shù)字顯示儀在現(xiàn)場使用時(shí)有信號(hào)干擾及解決辦法
2月23號(hào)消息據(jù)虹潤技術(shù)部發(fā)布，關(guān)于數(shù)字顯示儀現(xiàn)場有信號(hào)干擾問題，對(duì)數(shù)字顯示儀測量的準(zhǔn)確度有較大影響。下面分析下原因及措施
數(shù)字顯示儀器的原理和組成  

　　數(shù)字顯示儀器一般由三個(gè)主要部分組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換，非線性補(bǔ)償和比例轉(zhuǎn)換。它將電信號(hào)作為輸入，并通過數(shù)字顯示直接測量。數(shù)字顯示的關(guān)鍵是通過A / D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為間歇數(shù)字量。在生產(chǎn)中，需要顯示由儀表反映的顯示值作為測量參數(shù)的函數(shù)，并且需要自動(dòng)補(bǔ)償其他干擾因素。這些函數(shù)關(guān)系中的一些是線性的，但大多數(shù)是非線性的。為了以絕對(duì)值顯示測量參數(shù)，對(duì)于顯示儀器，必須對(duì)測量參數(shù)進(jìn)行一些必要的計(jì)算，處理和非線性補(bǔ)償，并補(bǔ)償其他參數(shù)對(duì)測量參數(shù)的影響。在A / D轉(zhuǎn)換中，使用特定的測量單位量化連續(xù)變化的模擬量，以獲得近似的間歇數(shù)字量。測量單位越小，量化誤差越小，A / D轉(zhuǎn)換器的頻率響應(yīng)越高，前置放大器的穩(wěn)定性等越高，數(shù)字量越接近數(shù)值。連續(xù)數(shù)量本身。該過程由諸如雙積分型，電壓頻率轉(zhuǎn)換型，脈沖寬度調(diào)制型和連續(xù)比較電壓反饋編碼型的A / D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。非線性補(bǔ)償或比例轉(zhuǎn)換是檢測信號(hào)的必要計(jì)算，因此數(shù)字顯示儀表可以表示測量參數(shù)的直接數(shù)。模擬非線性補(bǔ)償通過改變運(yùn)算放大器的放大系數(shù)來補(bǔ)償不同的輸入電壓范圍，而數(shù)字非線性補(bǔ)償是將測量參數(shù)的模擬量轉(zhuǎn)換為A數(shù)字量然后進(jìn)入非線性補(bǔ)償。該鏈接具有精度高，通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。隨著電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展，規(guī)模轉(zhuǎn)換和非線性補(bǔ)償任務(wù)由計(jì)算機(jī)完成。  

在儀器應(yīng)用中顯示抗干擾措施  

（1）產(chǎn)生干擾  

　　在生產(chǎn)中，測量參數(shù)通常被轉(zhuǎn)換為弱的低電平電壓信號(hào)并長距離傳輸?shù)斤@示儀器（由于顯示儀器應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性（大量周圍強(qiáng)交變磁場，電場，振動(dòng)，熱噪聲，強(qiáng)輻射，溫度效應(yīng)，電源，有時(shí)長達(dá)數(shù)百米）等等，以便在顯示儀表的輸入端加上電氣干擾，加上儀器內(nèi)部的電源變壓器，繼電器，開關(guān)和電源線干擾源會(huì)對(duì)測量產(chǎn)生影響。

　　當(dāng)有很大的干擾時(shí)（in檢測信號(hào)的干擾主要有強(qiáng)磁場和電場：當(dāng)干擾源為低電壓和大電流時(shí)，干擾源主要是磁場;當(dāng)干擾源是高電壓和小電流時(shí)，干擾源就在附近主要是電場），經(jīng)常通過以下方式（如串聯(lián)模式干擾，共模干擾等）疊加在信號(hào)線上，進(jìn)入儀表。  

1、電磁感應(yīng)（指磁耦合）。 

　　在大功率變壓器，交流電動(dòng)機(jī)，大電流電網(wǎng)等周圍空間，有強(qiáng)大的交變磁場和控制系統(tǒng)（檢測，傳輸，轉(zhuǎn)換，調(diào)整，計(jì)算，執(zhí)行，形成輔助線，顯示線等。閉環(huán)將在這個(gè)變化的磁場中被感應(yīng)可能的是，信號(hào)源和儀器之間的連接線以及儀表內(nèi)部的布線通過磁耦合在電路中形成干擾。該電磁感應(yīng)電位與有用信號(hào)串聯(lián)。當(dāng)信號(hào)源遠(yuǎn)離顯示儀器時(shí)，干擾更加突出。此外，高頻發(fā)生器，帶換向器的電機(jī)等也會(huì)產(chǎn)生高頻干擾。  

2、靜電感應(yīng)（指電耦合）。 

　　靜電感應(yīng)是兩個(gè)電場相互作用的結(jié)果。在相反的兩根導(dǎo)線中，如果其中一根導(dǎo)線的電位發(fā)生變化，另一根導(dǎo)線的電位也會(huì)因?qū)Ь�之間的電容變化而發(fā)生變化，并且干擾源通過電容耦合在環(huán)路中形成干擾。   

3、額外的熱電勢和化學(xué)勢。 

　　由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢和金屬腐蝕產(chǎn)生的化學(xué)勢，在電路回路中形成直流電干擾。  

4、振動(dòng)。 

　　在高度振動(dòng)的環(huán)境中，導(dǎo)線由于其在磁場中的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電位。這種干擾與信號(hào)串聯(lián)，并以串聯(lián)模式干擾的形式進(jìn)入儀器。  

5、不同地電位引入的干擾。 

　　在大功率電氣設(shè)備附近，當(dāng)設(shè)備的絕緣性能較差時(shí)，引入不同接地電位的電位差形成干擾，而在儀器的使用中，往往有兩個(gè)以上輸入端的連接點(diǎn)。這將以共模干擾的形式將不同接地點(diǎn)的電位差引入儀器中，共同發(fā)生在兩條信號(hào)線上。  

6、信號(hào)源是不平衡的橋。 

　　當(dāng)橋式電源接地時(shí)，除橋的對(duì)角線的不平衡電壓（即信號(hào)電壓）外，兩條信號(hào)線都有一個(gè)共同的共模干擾電壓。雖然共模干擾不與信號(hào)重疊并且不直接影響儀表，但它可以通過測量系統(tǒng)形成漏電流到地面。電阻器的耦合可直接作用于儀表（或放大器）以產(chǎn)生干擾。  

7、除了模擬電路之外，還可以將一些脈沖形干擾電壓施加到模擬電路。有時(shí)，干擾電壓是由感應(yīng)負(fù)載（如開關(guān)，電機(jī)和繼電器）以及產(chǎn)生放電的設(shè)備產(chǎn)生的。  

（2）、抑制干擾  

　　由于存在干擾源而形成干擾問題，并且通過某個(gè)耦合信道影響儀器。為了減少這些影響，在設(shè)計(jì)儀器時(shí)應(yīng)考慮抑制干擾，并應(yīng)最大限度地抵抗干擾。 

在實(shí)際應(yīng)用中，找到并結(jié)合扭曲，屏蔽，接地，平衡，濾波和隔離的方法來切斷耦合通道以抑制干擾。同時(shí)，顯示儀器要求具有耐高溫，低溫，高壓，耐腐蝕，高粘度等動(dòng)態(tài)特性，以減少測量參數(shù)的測量誤差。 

1、串聯(lián)模式干擾的抑制方法（串行模式干擾是疊加在儀器輸入端檢測到的信號(hào)上的干擾電壓）串行模式干擾可以在信號(hào)源處產(chǎn)生，很可能被感知或從領(lǐng)導(dǎo)收到。由于串行模式干擾與被測信號(hào)位于同一位置，一旦生成字符串模式干擾后，其有害影響往往不易消除，因此應(yīng)首先予以防范。 

（1）信號(hào)線包裹：對(duì)于電磁感應(yīng)，必須使電線遠(yuǎn)離高壓設(shè)備和電網(wǎng)，調(diào)整電線方向，減少電線回路面積。只調(diào)整導(dǎo)線方向和兩條信號(hào)線。短距離絞合，干擾電壓可降至原來的1 / 10~1 / 100;對(duì)于靜電感應(yīng)，當(dāng)兩條信號(hào)線被扭曲和扭曲時(shí)，兩條信號(hào)線是當(dāng)干擾源的距離近似相等時(shí)（導(dǎo)線經(jīng)常被扭曲到直徑的20倍），該區(qū)域由信號(hào)環(huán)包圍的信號(hào)可以大大減小，并且電場可以通過兩條信號(hào)線上的電感耦合進(jìn)入環(huán)路。模式干擾電位差大大減小。  

（2）屏蔽：為了進(jìn)一步防止電場干擾，信號(hào)線可以用金屬網(wǎng)包裹（或金屬皮），然后將屏蔽電纜直接施加到外面包或信號(hào)線上，并將屏蔽層接地。由于非磁屏蔽層對(duì)50Hz的磁場沒有影響，如果需要，可以將信號(hào)線插入鐵管中，從而使信號(hào)線被磁屏蔽。靜電屏蔽后，感應(yīng)電位可降至原來的1 / 100~1 / 1000。 

（3）濾波：對(duì)于變速非常慢的直流信號(hào)，在儀器的輸入端添加濾波電路，以最大限度地減少與有效信號(hào)混合的干擾。在輸入級(jí)之前經(jīng)常添加一個(gè)二至三級(jí)RC濾波器電路，內(nèi)部電阻較低的雙T型濾波器更好。  

（4）取消：雙積分型和脈沖寬度調(diào)節(jié)型等數(shù)字儀表對(duì)輸入信號(hào)的平均值進(jìn)行A / D轉(zhuǎn)換而不是瞬時(shí)值，可以平均一些串行模式干擾。 

（5）嘗試將信號(hào)線與電源線分開。合理布線，在允許的條件下，電線的電流反向，以減少彼此產(chǎn)生的磁場的干擾;信號(hào)線不允許與電源線平行放置，也不應(yīng)通過同一個(gè)穿線孔進(jìn)入儀器內(nèi)。低電平信號(hào)線應(yīng)連接到信號(hào)端子的相鄰位置，并使用最短的無捻線，以減小感應(yīng)干擾的面積。絕對(duì)禁止在電源線和信號(hào)線上使用相同的電纜。請(qǐng)勿對(duì)高低線使用相同的接線插頭。必要時(shí)，將高低線分別放在連接器旁邊，接地端子和備用端子間隔開。  

2、共模干擾抑制（共模干擾是儀器的任何輸入與地之間的干擾）  

（1）正確接地。 

　　接地的含義可以理解為獲得等電位點(diǎn)或平面，它是電路或系統(tǒng)的參考電位，但不一定是地電位。出于安全原因，儀表和信號(hào)源外殼接地并保持零電位。但是，當(dāng)接地方法處理不當(dāng)時(shí)，將形成接地回路以將干擾引入儀器。為了提高儀器的抗干擾能力，放大器通常與低電平測量儀器中的儀器外殼（接地）絕緣（即，放大器是使干擾無法進(jìn)入的方法。在低電平測試中，信號(hào)線只應(yīng)在一點(diǎn)接地，信號(hào)線的屏蔽層必須同時(shí)接地。無論是信號(hào)線還是儀表等，都必須正確屏蔽接地和屏蔽。解決了大部分干擾問題。當(dāng)未接地的信號(hào)源連接到接地放大器時(shí)，信號(hào)線屏蔽應(yīng)連接到放大器的公共端。當(dāng)接地信號(hào)源連接到非接地放大器時(shí)，即使信號(hào)源未接地，信號(hào)線屏蔽應(yīng)連接到信號(hào)源的公共端，使其保持為零電位，可以有效地切斷電位的漏電流。提高測量信號(hào)的抗干擾能力，是測量系統(tǒng)中常用的方法。  

（2）儀器采用雙層屏蔽浮動(dòng)保護(hù)技術(shù)：

　　為了提高儀器的抗共模干擾能力，儀器儀表采用雙層屏蔽浮動(dòng)保護(hù)，放大器輸入部分浮動(dòng)。除了使用外殼作為屏蔽外，還使用內(nèi)部屏蔽來屏蔽放大器的輸入部分。放大器輸入部分和內(nèi)屏蔽之間的兩個(gè)屏蔽層之間沒有電氣連接。內(nèi)屏蔽不應(yīng)連接到儀器外殼。相反，應(yīng)拉出單獨(dú)的導(dǎo)線作為保護(hù)屏蔽以連接到信號(hào)線的屏蔽，使得保護(hù)屏蔽延伸到信號(hào)線的整個(gè)長度，并且信號(hào)線在源處被屏蔽。在一點(diǎn)接地，使儀器的輸入保護(hù)罩和信號(hào)屏蔽穩(wěn)定信號(hào)源并處于等電位狀態(tài)。因此，屏蔽可用于降低耦合到導(dǎo)體的共模電壓。  

（3）平衡電路的應(yīng)用：系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于平衡信號(hào)源，信號(hào)線，負(fù)載平衡和其他雜散分布參數(shù)。

　　為了提高儀器的抗共模干擾能力，采用平衡措施來均衡兩條線路上轉(zhuǎn)換的電壓，從而降低耦合到負(fù)載的共模電壓。  

（4）抑制電源引入干擾：儀表內(nèi)部的主要干擾來自小型電力變壓器產(chǎn)生的漏電流。

　　為了防止漏電流干擾，變壓器的初級(jí)繞組可以放置在屏蔽層中，屏蔽層接地。此時(shí)，變壓器初級(jí)繞組上的相電壓通過屏蔽層的分布電容，使泄漏電流直接流入地，而沒有放大器，測量電路和信號(hào)源發(fā)生干擾。為了防止電源變壓器引入干擾，三層屏蔽結(jié)構(gòu)，即電源變壓器的主屏蔽層直接接地到外殼，電源裝置的次級(jí)繞組連接到所有屏蔽層，放大器電源和放大器接地的次級(jí)繞組屏蔽層等。電位狀態(tài)。電源引起的脈沖式干擾對(duì)數(shù)字電路影響很大。應(yīng)在電源線上安裝高頻濾波器。濾波器應(yīng)安裝在鐵屏蔽盒中，其輸入和輸出引線由穿通電容器濾波。