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当仪表的干扰来源及抗干扰措施

发布时间:2021-09-11 08:36:07 阅读: 来源:螺旋输送机厂家

仪表的干扰来源及抗干扰措施

仪表在工业生产的现场使用的条件常常是很复杂的。被测量的参数又往往被转换成微弱的低电平电压信号,并通过长距离传输至二次表或者计算机系统。因此除了有用的信号外,经常会出现一些与被测信号无关的电压或电流存在。这种无关的电压或电流信号我们称之为“干扰”(也叫噪声)。

干扰的来源有很多种,通常我们所说的干扰是电气的干扰,但是在广义上热噪声、温度效应、化学效应、振动等都可能给测量带来影响,产生干扰。在测量过程中,如果不能排除这些干扰的影响,仪表就不能够正常的工作。

根据仪表输入端干扰的作用方式,可分为串模干扰和共模干扰。串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰;共模干扰是加在仪表任一输入端与地之间的干扰。

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干扰来自于干扰源,它们在仪表内外都可能存在。在仪表外部,一些大功率的用电设备以及电力设备都可能成为干扰源,而在仪表内部的电源变压器、机电器、开关以及电源线等也均可能成为干扰源,干扰的引入方式主要如下:

1) 电磁感应,也就是磁耦合。信号源与仪表之间的连接导线、仪表内部的配线通过磁耦合在电路中形成干扰。像我们在工程中使用的大功率的变压器、交流电机、高压电等的周围空间中都存在有很强的交变磁场,而仪表的闭合回路处在这种变化的磁场中将会产生感应电势。感应电势可用下式计算:

式中:en——感应电动势;

B————磁通密度;

A————闭合回路的面积;

θ————磁力线与面积A的垂线的夹角。

这种磁感应电动势与有用信号串联,当信号源与仪表相距较远时,此情况较为突出。如图1.1(a)和1.1(b)所示发卖额和销量均完成了大幅爬升:

图1.1

图中数据为实验数据。

为降低感应电动势,B、A或COSθ等项必须尽量减小。所以将导线远离这些强用电设备及动力,调整走线方向以及减小导线回路面积都是必要的。仅由于把两根信号线以短的节距绞合,磁感应电动势就能降为原有的1/10~1/10能够促使废弃的塑料材料合适目前我国采取的较常规的垃圾处理技术进行减量化、无害化处理0。

2) 静电感应,也就是电的耦合。在相对的两物体中,如其一的电位发生变化,则由于物体间的电容使另一物体的电位也发生变化。干扰源是通过电容性的耦合在回路中形成干扰。它是两电场相互作用的结果。如图1.2中所示:

图中,导线1的电位会在导线2上感应出对地的电压ec:

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当把两根信号线与动力线平行敷设时,由于动力线到两信号线的距离不相等,分布电容也不相等。它在两根信号导线上能产生电位差,有时可达几十毫伏甚至更大。当把信号线扭绞时能使电场在两信号线上产生的电位差大为减小。而在采用静电屏蔽后,能使感应电势减小到1/100~1/1000。

通过电磁感应、静电感应所形成的干扰大部分是50Hz的工频干扰电压。但是其他的高频发生器、带整流子的电机等设备,也会产生高频的干扰。由于雷云之间、雷云与大地间的放电,在配线上也能感应出异常电压。

3) 附加热电势和化学电势,主要是由于不同金属产生的热电势以及金属腐蚀等原因产生的化学电势,当它处于电回路时会成为干扰,这种干扰大多以直流的形式出现。在接线端子板或是干簧继电器等处容易产生热电势。

4) 振动。导线在磁场中运动时,会产生感应电动势。因此在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。

以上这4种干扰都是和信号串联,也就是以串模干扰的形式出现。

5) 不同地电位引入的干扰。在大地中,各个不同点之间往往存在电位差。尤其在大功率的用电设备附近,当这些设备的绝缘性能较差时,这一电位差更大。而在仪表的使用中往往又会有意或无意的是输入回路存在两个以上的接地点。这样就会把不同接地点的电位差引入仪表,这种地电位差有时能达1~10伏以上,它是同时出现在两根信号导线上。如图1.3所示:

通过静电耦合的方式,能在两输入端感应出对地的共同电压,以共模干扰的形式出现。

由于共模干扰它不和信号相叠加,它不直接对仪表产生影响。但它能通过测量系统形成到地的泄漏电流,这漏电流通过电阻的耦合就能直接作用于仪表,产生干扰。

6) 除一些脉冲电压能够作用于模拟电路之外,还可以对数字电路产生干扰,这些脉冲电压的发生源

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