谈智能化仪器仪表的抗干扰

　　1　前言

　　目前,智能化仪器仪表在我国的各个领域已普遍应用。在实验室或干扰源较少的环境中应用的这类仪器仪表其可靠性基本上能够满足要求,而应用于工业环境中的这类仪器仪表则有些不尽人意。因为工业生产环境往往比较恶劣,干扰比较多,有些干扰会严重破坏程序或器件性能改变或严重损坏器件,甚至可能会涉及到经济效益和操作人员的生命安全。

　　2　干扰的种类

　　在智能化仪器仪表中,干扰主要来自于空间及配电系统。通过一定的传输通道就会作用于对干扰信号敏感的接收电路。在我们的工作实践中所遇到的干扰类型大致有如下几种:

　　2.1　电源干扰

　　电源干扰属外部干扰,主要来自于工频交流电网,一种是交流电源进线作为介质传播电网中的高频干扰信号,另一种是引线所载的50Hz工频电压在一定条件下成为电路的低频干扰信号,如同一电源系统中的可控硅器件通断时产生的尖峰经变压器耦合后产生的干扰及断电器件动作时产生的浪涌电压经变压器耦合产生的干扰等。这些干扰的频带一般为数百赫到兆赫以上,干扰电压峰值可达几百伏到上千伏。当这些干扰从电源系统进入仪器仪表后,可能会使仪器仪表产生误动作。对低频干扰信号,在一般的开关电路中不容易造成后果,而在模数转换电路或有高增益放大的系统中会产生明显的干扰作用。直流供电系统的干扰,一般是由直流电源本身以及负载的变化所引起的,其形式为电源滤波性能不好、直流纹波较大、电源内阻太大、电源动态响应速度低而使得负载变化时在各元件之间引起交叉干扰。

　　2.2　布线干扰

　　在智能化仪器仪表的电路设计中,其结构安排、元件布置直接影响到仪器仪表的抗干扰问题,即使是按照理论设计的电路图来安排、布线,在实际调试时往往与最初设计差距还很大,这是因为在元件和元件之间、导线和元件之间、导线和导线之间都存在着分布电容;并且对地还有一定的杂散电容,再者,导线的长短、粗细还会存在一定的电阻影响,元器件本身的热噪声、静电感应等因素,尽管其量值极微,但在一定的条件下也会造成恶劣的影响。

　　2.3　接地干扰

　　良好而正确的接地常常可以消除或降低各种形式的干扰。对智能化仪器仪表而言,接地的目的是消除各电路电流流经公共地线时所产生的噪声电压,避免多点接地而形成的地回路。

　　3　抗干扰的基本措施

　　3.1　电源系统的抗干扰措施

　　对交流电网的干扰,可以采取的措施有:在要求很高的控制场合,可采用在线不间断电源UPS,它抗电网干扰的能力很强,并且能在极短的时间内切换到后备电源上去。在一般的场合中可以采用低通滤波器抑制交流电源线上引入的高频干扰。采用隔离变压器,在其原副边之间加静电屏蔽层。在有模数转换电路的仪器仪表中,如果模拟地是浮置的,需将变压器的原副边分别屏蔽,并将原边屏蔽接机壳,副边屏蔽接浮地的屏蔽盒,以减少进入电源的干扰。对直流供电系统的干扰,除了采用性能较好的交直流稳压器件外,还可以设置滤低频干扰的电解电容及滤高频脉冲的小容量电容如独石电容、聚酯电容等,用以消除纹波电压。