数字仪表的干扰及抗干扰措施

　　1　概　述

　　数字仪表具有很高的精度和灵敏度,对外界的干扰也十分敏感。所谓干扰,就是出现在仪表信号传输线路上影响仪表正常运行的非信号电量(电流或电压)。如果没有采取有效的抗干扰措施,干扰将会使仪表显示误差增大,灵敏度下降,显示不稳定等现象。严重时,可能使显示超出量程,使仪表根本无法工作。因此,了解干扰来源并研究其消除方法,对仪表的设计和使用具有重要意义。

　　2　干扰来源的分析

　　根据干扰时对仪表的影响方式,可将其分为常模干扰和共模干扰两种。常模干扰(UNM)又称串模干扰,它与待测信号所处地位相近,串联在测量回路中(图1a)。

　　共模干扰(UCM),以同样方式影响仪表的两个输入端(图1b),它往往是电场耦合,磁场耦合,地电位差及热电势等作用的结果。当通路1—2与1′—2′间完全平衡时,UCM对仪表无任何影响,但当其间产生不可避免的不平衡时,共模干扰UCM将转换成常模干扰UNM而影响仪表。

　　2·1　端间干扰来源

　　2·1·1　电磁感应

　　在大功率变电器、交流电机、调频器、强电流导线等周围都是较强的交流磁场,仪表的信号在其邻近通过时,就会受到交变磁场的影响,产生交流电势而发生干扰,见图2。

　　2·1·2　静电感应耦合

　　相对的两物体,如其中之一电位发生变化,由于物体间分布电容的作用,将使另一物体的电位发生变化。如果信号传输线靠近电网线敷设,因两者之间存在分布电容,就会由静电感应耦合而产生感应电压,如图3所示,电网线与两信号线之间的距离不会相同,因此,分布电容C1、C2就不相等,这样就产生端间干扰电压。

2·1·3　地电流干扰

　　当仪表附近有大功率用电设备时,如果此设备的绝缘性能不好,对地就会有漏电流产生,或者利用大地作为一条输电线,以及配电系统不平衡,这些都是产生电流的原因。由于出现地电流,在大地中的各不同点上存在电位差。若输入回路中有两个不同的接地点,通过线电阻则会出现干扰电压,如图4所示。

　　2·2　对地干扰来源

　　对地干扰的来源主要由漏电产生,测量系统的有关部件和它们之间的连接线以及信号传输线,对地都具有分布电容和漏电阻,空间中的杂散信号通过电磁耦合会形成回路而产生干扰电压。如图5 a、b所示,图中漏电阻未画出。

　　数字仪表还会受到诸如附加热电势、化学电势、内部变压器等各种干扰,这里不再讨论。

　　3　抗干扰措施