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如何預防數字顯示儀在現場(chǎng)使用時(shí)有信號干擾及解決辦法
2月23號消息據虹潤技術(shù)部發(fā)布，關(guān)于數字顯示儀現場(chǎng)有信號干擾問(wèn)題，對數字顯示儀測量的準確度有較大影響。下面分析下原因及措施
數字顯示儀器的原理和組成  

　　數字顯示儀器一般由三個(gè)主要部分組成：模數轉換，非線(xiàn)性補償和比例轉換。它將電信號作為輸入，并通過(guò)數字顯示直接測量。數字顯示的關(guān)鍵是通過(guò)A / D轉換器將連續變化的模擬量轉換為間歇數字量。在生產(chǎn)中，需要顯示由儀表反映的顯示值作為測量參數的函數，并且需要自動(dòng)補償其他干擾因素。這些函數關(guān)系中的一些是線(xiàn)性的，但大多數是非線(xiàn)性的。為了以絕對值顯示測量參數，對于顯示儀器，必須對測量參數進(jìn)行一些必要的計算，處理和非線(xiàn)性補償，并補償其他參數對測量參數的影響。在A(yíng) / D轉換中，使用特定的測量單位量化連續變化的模擬量，以獲得近似的間歇數字量。測量單位越小，量化誤差越小，A / D轉換器的頻率響應越高，前置放大器的穩定性等越高，數字量越接近數值。連續數量本身。該過(guò)程由諸如雙積分型，電壓頻率轉換型，脈沖寬度調制型和連續比較電壓反饋編碼型的A / D轉換器實(shí)現。非線(xiàn)性補償或比例轉換是檢測信號的必要計算，因此數字顯示儀表可以表示測量參數的直接數。模擬非線(xiàn)性補償通過(guò)改變運算放大器的放大系數來(lái)補償不同的輸入電壓范圍，而數字非線(xiàn)性補償是將測量參數的模擬量轉換為A數字量然后進(jìn)入非線(xiàn)性補償。該鏈接具有精度高，通用性強的優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)電子數字計算機的發(fā)展，規模轉換和非線(xiàn)性補償任務(wù)由計算機完成。  

在儀器應用中顯示抗干擾措施  

（1）產(chǎn)生干擾  

　　在生產(chǎn)中，測量參數通常被轉換為弱的低電平電壓信號并長(cháng)距離傳輸到顯示儀器（由于顯示儀器應用環(huán)境的復雜性（大量周?chē)鷱娊蛔兇艌?chǎng)，電場(chǎng)，振動(dòng)，熱噪聲，強輻射，溫度效應，電源，有時(shí)長(cháng)達數百米）等等，以便在顯示儀表的輸入端加上電氣干擾，加上儀器內部的電源變壓器，繼電器，開(kāi)關(guān)和電源線(xiàn)干擾源會(huì )對測量產(chǎn)生影響。

　　當有很大的干擾時(shí)（in檢測信號的干擾主要有強磁場(chǎng)和電場(chǎng)：當干擾源為低電壓和大電流時(shí)，干擾源主要是磁場(chǎng);當干擾源是高電壓和小電流時(shí)，干擾源就在附近主要是電場(chǎng)），經(jīng)常通過(guò)以下方式（如串聯(lián)模式干擾，共模干擾等）疊加在信號線(xiàn)上，進(jìn)入儀表。  

1、電磁感應（指磁耦合）。 

　　在大功率變壓器，交流電動(dòng)機，大電流電網(wǎng)等周?chē)�空間，有強大的交變磁場(chǎng)和控制系統（檢測，傳輸，轉換，調整，計算，執行，形成輔助線(xiàn)，顯示線(xiàn)等。閉環(huán)將在這個(gè)變化的磁場(chǎng)中被感應可能的是，信號源和儀器之間的連接線(xiàn)以及儀表內部的布線(xiàn)通過(guò)磁耦合在電路中形成干擾。該電磁感應電位與有用信號串聯(lián)。當信號源遠離顯示儀器時(shí)，干擾更加突出。此外，高頻發(fā)生器，帶換向器的電機等也會(huì )產(chǎn)生高頻干擾。  

2、靜電感應（指電耦合）。 

　　靜電感應是兩個(gè)電場(chǎng)相互作用的結果。在相反的兩根導線(xiàn)中，如果其中一根導線(xiàn)的電位發(fā)生變化，另一根導線(xiàn)的電位也會(huì )因導線(xiàn)之間的電容變化而發(fā)生變化，并且干擾源通過(guò)電容耦合在環(huán)路中形成干擾。   

3、額外的熱電勢和化學(xué)勢。 

　　由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢和金屬腐蝕產(chǎn)生的化學(xué)勢，在電路回路中形成直流電干擾。  

4、振動(dòng)。 

　　在高度振動(dòng)的環(huán)境中，導線(xiàn)由于其在磁場(chǎng)中的運動(dòng)而產(chǎn)生感應電位。這種干擾與信號串聯(lián)，并以串聯(lián)模式干擾的形式進(jìn)入儀器。  

5、不同地電位引入的干擾。 

　　在大功率電氣設備附近，當設備的絕緣性能較差時(shí)，引入不同接地電位的電位差形成干擾，而在儀器的使用中，往往有兩個(gè)以上輸入端的連接點(diǎn)。這將以共模干擾的形式將不同接地點(diǎn)的電位差引入儀器中，共同發(fā)生在兩條信號線(xiàn)上。  

6、信號源是不平衡的橋。 

　　當橋式電源接地時(shí)，除橋的對角線(xiàn)的不平衡電壓（即信號電壓）外，兩條信號線(xiàn)都有一個(gè)共同的共模干擾電壓。雖然共模干擾不與信號重疊并且不直接影響儀表，但它可以通過(guò)測量系統形成漏電流到地面。電阻器的耦合可直接作用于儀表（或放大器）以產(chǎn)生干擾。  

7、除了模擬電路之外，還可以將一些脈沖形干擾電壓施加到模擬電路。有時(shí)，干擾電壓是由感應負載（如開(kāi)關(guān)，電機和繼電器）以及產(chǎn)生放電的設備產(chǎn)生的。  

（2）、抑制干擾  

　　由于存在干擾源而形成干擾問(wèn)題，并且通過(guò)某個(gè)耦合信道影響儀器。為了減少這些影響，在設計儀器時(shí)應考慮抑制干擾，并應最大限度地抵抗干擾。 

在實(shí)際應用中，找到并結合扭曲，屏蔽，接地，平衡，濾波和隔離的方法來(lái)切斷耦合通道以抑制干擾。同時(shí)，顯示儀器要求具有耐高溫，低溫，高壓，耐腐蝕，高粘度等動(dòng)態(tài)特性，以減少測量參數的測量誤差。 

1、串聯(lián)模式干擾的抑制方法（串行模式干擾是疊加在儀器輸入端檢測到的信號上的干擾電壓）串行模式干擾可以在信號源處產(chǎn)生，很可能被感知或從領(lǐng)導收到。由于串行模式干擾與被測信號位于同一位置，一旦生成字符串模式干擾后，其有害影響往往不易消除，因此應首先予以防范。 

（1）信號線(xiàn)包裹：對于電磁感應，必須使電線(xiàn)遠離高壓設備和電網(wǎng)，調整電線(xiàn)方向，減少電線(xiàn)回路面積。只調整導線(xiàn)方向和兩條信號線(xiàn)。短距離絞合，干擾電壓可降至原來(lái)的1 / 10~1 / 100;對于靜電感應，當兩條信號線(xiàn)被扭曲和扭曲時(shí)，兩條信號線(xiàn)是當干擾源的距離近似相等時(shí)（導線(xiàn)經(jīng)常被扭曲到直徑的20倍），該區域由信號環(huán)包圍的信號可以大大減小，并且電場(chǎng)可以通過(guò)兩條信號線(xiàn)上的電感耦合進(jìn)入環(huán)路。模式干擾電位差大大減小。  

（2）屏蔽：為了進(jìn)一步防止電場(chǎng)干擾，信號線(xiàn)可以用金屬網(wǎng)包裹（或金屬皮），然后將屏蔽電纜直接施加到外面包或信號線(xiàn)上，并將屏蔽層接地。由于非磁屏蔽層對50Hz的磁場(chǎng)沒(méi)有影響，如果需要，可以將信號線(xiàn)插入鐵管中，從而使信號線(xiàn)被磁屏蔽。靜電屏蔽后，感應電位可降至原來(lái)的1 / 100~1 / 1000。 

（3）濾波：對于變速非常慢的直流信號，在儀器的輸入端添加濾波電路，以最大限度地減少與有效信號混合的干擾。在輸入級之前經(jīng)常添加一個(gè)二至三級RC濾波器電路，內部電阻較低的雙T型濾波器更好。  

（4）取消：雙積分型和脈沖寬度調節型等數字儀表對輸入信號的平均值進(jìn)行A / D轉換而不是瞬時(shí)值，可以平均一些串行模式干擾。 

（5）嘗試將信號線(xiàn)與電源線(xiàn)分開(kāi)。合理布線(xiàn)，在允許的條件下，電線(xiàn)的電流反向，以減少彼此產(chǎn)生的磁場(chǎng)的干擾;信號線(xiàn)不允許與電源線(xiàn)平行放置，也不應通過(guò)同一個(gè)穿線(xiàn)孔進(jìn)入儀器內。低電平信號線(xiàn)應連接到信號端子的相鄰位置，并使用最短的無(wú)捻線(xiàn)，以減小感應干擾的面積。絕對禁止在電源線(xiàn)和信號線(xiàn)上使用相同的電纜。請勿對高低線(xiàn)使用相同的接線(xiàn)插頭。必要時(shí)，將高低線(xiàn)分別放在連接器旁邊，接地端子和備用端子間隔開(kāi)。  

2、共模干擾抑制（共模干擾是儀器的任何輸入與地之間的干擾）  

（1）正確接地。 

　　接地的含義可以理解為獲得等電位點(diǎn)或平面，它是電路或系統的參考電位，但不一定是地電位。出于安全原因，儀表和信號源外殼接地并保持零電位。但是，當接地方法處理不當時(shí)，將形成接地回路以將干擾引入儀器。為了提高儀器的抗干擾能力，放大器通常與低電平測量?jì)x器中的儀器外殼（接地）絕緣（即，放大器是使干擾無(wú)法進(jìn)入的方法。在低電平測試中，信號線(xiàn)只應在一點(diǎn)接地，信號線(xiàn)的屏蔽層必須同時(shí)接地。無(wú)論是信號線(xiàn)還是儀表等，都必須正確屏蔽接地和屏蔽。解決了大部分干擾問(wèn)題。當未接地的信號源連接到接地放大器時(shí)，信號線(xiàn)屏蔽應連接到放大器的公共端。當接地信號源連接到非接地放大器時(shí)，即使信號源未接地，信號線(xiàn)屏蔽應連接到信號源的公共端，使其保持為零電位，可以有效地切斷電位的漏電流。提高測量信號的抗干擾能力，是測量系統中常用的方法。  

（2）儀器采用雙層屏蔽浮動(dòng)保護技術(shù)：

　　為了提高儀器的抗共模干擾能力，儀器儀表采用雙層屏蔽浮動(dòng)保護，放大器輸入部分浮動(dòng)。除了使用外殼作為屏蔽外，還使用內部屏蔽來(lái)屏蔽放大器的輸入部分。放大器輸入部分和內屏蔽之間的兩個(gè)屏蔽層之間沒(méi)有電氣連接。內屏蔽不應連接到儀器外殼。相反，應拉出單獨的導線(xiàn)作為保護屏蔽以連接到信號線(xiàn)的屏蔽，使得保護屏蔽延伸到信號線(xiàn)的整個(gè)長(cháng)度，并且信號線(xiàn)在源處被屏蔽。在一點(diǎn)接地，使儀器的輸入保護罩和信號屏蔽穩定信號源并處于等電位狀態(tài)。因此，屏蔽可用于降低耦合到導體的共模電壓。  

（3）平衡電路的應用：系統的穩定性取決于平衡信號源，信號線(xiàn)，負載平衡和其他雜散分布參數。

　　為了提高儀器的抗共模干擾能力，采用平衡措施來(lái)均衡兩條線(xiàn)路上轉換的電壓，從而降低耦合到負載的共模電壓。  

（4）抑制電源引入干擾：儀表內部的主要干擾來(lái)自小型電力變壓器產(chǎn)生的漏電流。

　　為了防止漏電流干擾，變壓器的初級繞組可以放置在屏蔽層中，屏蔽層接地。此時(shí)，變壓器初級繞組上的相電壓通過(guò)屏蔽層的分布電容，使泄漏電流直接流入地，而沒(méi)有放大器，測量電路和信號源發(fā)生干擾。為了防止電源變壓器引入干擾，三層屏蔽結構，即電源變壓器的主屏蔽層直接接地到外殼，電源裝置的次級繞組連接到所有屏蔽層，放大器電源和放大器接地的次級繞組屏蔽層等。電位狀態(tài)。電源引起的脈沖式干擾對數字電路影響很大。應在電源線(xiàn)上安裝高頻濾波器。濾波器應安裝在鐵屏蔽盒中，其輸入和輸出引線(xiàn)由穿通電容器濾波。