MTS傳感器模擬傳感器的抗干擾措施
前言
模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè),、農(nóng)業(yè),、國(guó)防建設(shè)，還是在日常生活,、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域,，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中,，都有一個(gè)如何使其測(cè)量精度達(dá)到zui高的問(wèn)題,。而眾多的干擾一直影響著傳感器的測(cè)量精度，如：現(xiàn)場(chǎng)大耗能設(shè)備多,，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾,；工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過(guò)壓（涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V～310V波動(dòng)）,，常常達(dá)到額定電壓的35％左右,，這種惡劣的供電有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾分鐘、幾小時(shí),，甚至幾天,；各種信號(hào)線綁扎在一起或走同一根多芯電纜，信號(hào)會(huì)受到干擾,，特別是信號(hào)線與交流動(dòng)力線同走一個(gè)長(zhǎng)的管道中干擾尤甚,；多路開關(guān)或保持器性能不好，也會(huì)引起通道信號(hào)的竄擾,；空間各種電磁,、氣象條件、雷電甚至地磁場(chǎng)的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作,；此外,，現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)發(fā)生變化,，腐蝕性氣體,、酸堿鹽的作用,，野外的風(fēng)沙、雨淋,，甚至鼠咬蟲蛀等都會(huì)影響傳感器的可靠性,。模擬傳感器輸出的一般都是小信號(hào)，都存在小信號(hào)放大,、處理,、整形以及抗干擾問(wèn)題，也就是將傳感器的微弱信號(hào)地放大到所需要的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如1VDC～5VDC或4 mADC～20mADC),，并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo),。這就要求設(shè)計(jì)制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來(lái)的某些問(wèn)題，即抗干擾問(wèn)題,。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式,，設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的*狀態(tài),。
干擾源,、干擾種類及干擾現(xiàn)象
傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析,，對(duì)不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則,。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無(wú)疑是矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法,，除了基本構(gòu)件外,，針對(duì)不同的運(yùn)行場(chǎng)合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾,、提高可靠性,。在進(jìn)一步討論電路元件的選擇、電路和系統(tǒng)應(yīng)用之前,，有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種類,。 1
主要干擾源
(1) 靜電感應(yīng)
靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過(guò)寄生電容傳送到另一條支路上去,，因此又稱電容性耦合,。
(2) 電磁感應(yīng)
當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)耦合到另一個(gè)電路,，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng),。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線等,。
(3) 漏電流感應(yīng)
由于電子線路內(nèi)部的元件支架,、接線柱、印刷電路板,、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良,，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大,，絕緣體的絕緣電阻下降，導(dǎo)致漏電電流增加就會(huì)引起干擾,。尤其當(dāng)漏電流流入測(cè)量電路的輸入級(jí)時(shí),，其影響就特別嚴(yán)重。
(4) 射頻干擾
主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng),、操作停止的干擾和高次諧波干擾,。如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等。
(5) 其他干擾
現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)除了易受以上干擾外,，由于系統(tǒng)工作環(huán)境較差,，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾及化學(xué)干擾等,。 2
干擾的種類
(1) 常模干擾
常模干擾是指干擾信號(hào)的侵入在往返2條線上是一致的,。常模干擾來(lái)源一般是周圍較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，使儀器受周圍交變磁場(chǎng)影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)形成干擾,，這種干擾較難除掉,。
(2) 共模干擾
共模干擾是指干擾信號(hào)在2條線上各流過(guò)一部分，以地為公共回路,，而信號(hào)電流只在往返2個(gè)線路中流過(guò),。共模干擾的來(lái)源一般是設(shè)備對(duì)地漏電、地電位差,、線路本身具有對(duì)地干擾等,。由于線路的不平衡狀態(tài)，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)換成常模干擾,，就較難除掉了,。
(3) 長(zhǎng)時(shí)干擾
長(zhǎng)時(shí)干擾是指長(zhǎng)期存在的干擾，此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長(zhǎng)期存在且變化不大,，用檢測(cè)儀表很容易測(cè)出,，如電源線或鄰近動(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50 Hz工頻干擾。
(4) 意外的瞬時(shí)干擾
意外瞬時(shí)干擾主要在電氣設(shè)備操作時(shí)發(fā)生,，如合閘或分閘等，有時(shí)也在伴隨雷電發(fā)生或無(wú)線電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生,。
干擾可粗略地分為3個(gè)方面：
(a) 局部產(chǎn)生（即不需要的熱電偶）,；
(b) 子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合(即地線的路徑問(wèn)題)；
(c) 外部產(chǎn)生（Bp電源頻率的干擾）,。 3
干擾現(xiàn)象
在應(yīng)用中,，常會(huì)遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：
◆ 發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無(wú)規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng),；
◆ 信號(hào)等于零時(shí),，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳,；
◆ 傳感器工作時(shí)，其輸出值與實(shí)際參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)值不吻合,，且誤差值是隨機(jī)的,、無(wú)規(guī)律的；
◆ 當(dāng)被測(cè)參數(shù)穩(wěn)定的情況下,，傳感器輸出的數(shù)值與被測(cè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)數(shù)值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值,；
◆ 與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。
干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號(hào)傳輸通道干擾,，干擾通過(guò)與系統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào)輸入通道,、輸出通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾,。
信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑,，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變,、衰減與通道干擾,，所以在傳輸過(guò)程中，長(zhǎng)線的干擾是主要因素,。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻,，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒(méi)有內(nèi)阻,，無(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收,，線路中也不會(huì)建立起任何干擾電壓；此外,，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源,，它可以通過(guò)電源對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行干擾。
上一篇：西門子（壓力變送器）7MF系列 下一篇：CKD通訊—流量指示器WFI系列
|
會(huì)員_a.png)