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在实际工作中,干扰仪器仪表的因素有很多,例如无关的电压或电流信号、仪器仪表工作空间的电磁干扰等,都会造成仪器仪表不能正常工作。鉴于此,我们有必要加强仪器仪表抗干扰措施的研究与应用,根据具体仪器仪表的工作原理及其受外界因素干扰的机理,制定有效的抗干扰措施,保证其正常工作。

1 概述

随着科技的不断发展,我国仪器仪表行业也取得了快速的发展和进步,目前各个工业生产领域所使用的仪器仪表无论从种类还是技术进步上都有了明显的提升,特别是智能化仪器仪表的出现,促进了工业生产控制水平的明显提高。但与此同时,我们也应该清醒地认识到,仪器仪表在使用过程中很容易受到各种外界因素的干扰,而这些干扰会对仪器仪表的测量精度造成非常大的影响,从而不能有效地发挥其作用,严重的时候甚至会对工业生产控制造成负面影响,必须引起我们的充分重视。

2、仪器仪表干扰源分析

现代工业生产过程中,现场安装的仪表一般通过专用的数据传输网络将测量的信号传送到生产控制主站,有时传输距离很长,仪表测量的数据在传输过程中可能会受到无关信号的影响。

2.1 电磁感应

仪表仪器图片_仪器仪表_仪表仪器行业前景

现实中,仪器仪表工作地点附近可能安装有大功率变压器、交流电动机、高压电网等,这些都会对仪器仪表工作空间产生较强的电磁干扰,使穿过该空间的仪器连接线中产生感应电位,对仪器仪表的正常工作造成不利因素。

2.2 静电感应

如果仪器的信号线敷设不慎,与电源线平行敷设,那么仪器的两根信号线上就会产生感应电位,造成干扰。造成这种干扰的主要原因是电源线与仪器的两根信号线之间的距离不对等,会在仪器的两根信号线上产生电位差,进而通过对信号线环路的影响造成干扰。

2.3 振动

现实中很多工业生产设备在运行过程中都会伴随有振动,这会使得这些设备上安装的仪器仪表或者仪器信号线也发生振动,而导线一旦在磁场中发生振动,必然会产生感应电动势,干扰仪器仪表的正常工作。

2.4 接地系统的干扰

在实际应用中,仪器仪表的输入电路往往有多个接地点,而这些接地点之间的电位可能并不相同。这种现象在安装在大功率电器设备周围的仪器仪表中更为突出。由于不同的接地点之间存在电位差(如图1所示),如果仪器仪表本身的绝缘性能不好,那么这种电位差就可能通过信号线作用于仪器仪表上,从而使仪器仪表无法正常工作。

仪表仪器行业前景_仪器仪表_仪表仪器图片

图1 地电位差

以上分析的几种常见干扰,其产生机理不同,对仪器的干扰影响也不同,只有针对特定的干扰方式采取有针对性的抗干扰措施,才能有效消除干扰。

3、仪器仪表抗干扰措施探讨

一般来说,抗干扰措施主要有以下三种:消除或抑制干扰源、破坏干扰途径、降低仪器对干扰信号的灵敏度。在这三种措施中,前者是最主动的,其效果往往也最明显,但现实中有很多干扰源很难或无法消除,所以必须结合后两种措施才能达到抑制干扰的目的。具体来说,仪器的抗干扰措施主要有以下几种。

3.1 信号线的绞合

在实际工作中,将信号线绞合在一起,可以有效降低磁场或电场因电感耦合而对信号回路产生的串模干扰。这是因为绞合后的导线与干扰源之间的空间距离大致相等,从而避免了不同导线之间可能产生的感应电位差。同时,这种方式也大大减少了信号回路所包围的面积,对于抵抗干扰也有积极的作用。

3.2 屏蔽

为了有效地屏蔽干扰信号,可以在信号线的外面包裹一层金属网或铁磁材料。在实际的工业生产过程中,仪器仪表的安装和使用环境中往往存在各种“场”,这些场是无法消除的。这时往往需要应用屏蔽措施来减少干扰的影响。另外,在仪器仪表的设计、生产阶段,可以直接采用屏蔽线来隔离各种“场”的影响。

3.3 过滤

在干扰仪器仪表正常工作的各种信号中,有些变化速度很慢的信号可以用滤波的方法削弱。这种方法理论上对直流等变化速度很慢的干扰信号有很好的削弱效果,但在实际工作中很少采用。主要原因是现在很多仪器仪表在设计阶段就已经考虑了这种措施的应用,所以现实中没必要再进行二次叠加应用。

3.4 独立布线

不同于以上被动的抗干扰措施,将信号线单独敷设,使其与电源线等其他线材有效隔离无疑是一种更为主动的抗干扰措施。目前,很多工业应用都存在多个专业共用一条电缆路径进行布线的现象。这种方式确实给工厂设计带来了方便,但也可能对路径上敷设的仪器信号线造成干扰,所以必须充分重视。具体来说,可以在工厂设计阶段提前考虑这种情况,比如采用信号线与其他专业电缆分层敷设的设计方案,从而有效降低其他专业电缆对信号线的干扰影响。

3.5 及时更换老化或损坏的电缆

在工业生产环境中,经常会发现一些电缆出现老化或者损坏的情况,如果不及时更换,可能会影响仪器仪表的信号线,因此老化或者损坏的电缆要及时更换。

3.6 接地

实际工作中,为了保证仪器仪表和信号源外壳的安全,一般都会接地。但是如果接地方式不当,可能会形成环路,从而引入干扰。如上分析,这种干扰情况一般发生在多点接地的情况下,由于不同接地点之间存在电位差,会产生共模干扰。此时,为了消除这种干扰的影响,可以在仪器仪表的信号环路处采用单点接地措施。但是现实中,信号源侧对地不可能做到完全绝缘,因此很难完全消除地电位差带来的干扰。因此,通常需要对测量仪器仪表进行浮地处理,以切断干扰的引入途径,使其与大地完全实现绝缘,从而有效提高仪器仪表的抗干扰能力。

4。结论

随着科技的发展,将来仪器仪表所采用的抗干扰措施肯定不会是本文所介绍的这些,这需要技术人员的不断研究和创新。

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