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如何預防數字顯示儀在現場使用時有信號干擾及解決辦法
閱讀次數：632 發布時間：2019/2/23 10:13:59
如何預防數字顯示儀在現場使用時有信號干擾及解決辦法
2月23號消息據虹潤技術部發布，關于數字顯示儀現場有信號干擾問題，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主要部分組成：模數轉換，非線性補償和比例轉換。它將電信號作為輸入，并通過數字顯示直接測量。數字顯示的關鍵是通過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，并且需要自動補償其他干擾因素。這些函數關系中的一些是線性的，但大多數是非線性的。為了以絕對值顯示測量參數，對于顯示儀器，必須對測量參數進行一些必要的計算，處理和非線性補償，并補償其他參數對測量參數的影響。在A / 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轉換器實現。非線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。模擬非線性補償通過改變運算放大器的放大系數來補償不同的輸入電壓范圍，而數字非線性補償是將測量參數的模擬量轉換為A數字量然后進入非線性補償。該鏈接具有精度高，通用性強的優點。隨著電子數字計算機的發展，規模轉換和非線性補償任務由計算機完成。
在儀器應用中顯示抗干擾措施
（1）產生干擾
在生產中，測量參數通常被轉換為弱的低電平電壓信號并長距離傳輸到顯示儀器（由于顯示儀器應用環境的復雜性（大量周圍強交變磁場，電場，振動，熱噪聲，強輻射，溫度效應，電源，有時長達數百米）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，開關和電源線干擾源會對測量產生影響。
當有很大的干擾時（in檢測信號的干擾主要有強磁場和電場：當干擾源為低電壓和大電流時，干擾源主要是磁場;當干擾源是高電壓和小電流時，干擾源就在附近主要是電場），經常通過以下方式（如串聯模式干擾，共模干擾等）疊加在信號線上，進入儀表。
1、電磁感應（指磁耦合）。
在大功率變壓器，交流電動機，大電流電網等周圍空間，有強大的交變磁場和控制系統（檢測，傳輸，轉換，調整，計算，執行，形成輔助線，顯示線等。閉環將在這個變化的磁場中被感應可能的是，信號源和儀器之間的連接線以及儀表內部的布線通過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。當信號源遠離顯示儀器時，干擾更加突出。此外，高頻發生器，帶換向器的電機等也會產生高頻干擾。
2、靜電感應（指電耦合）。
靜電感應是兩個電場相互作用的結果。在相反的兩根導線中，如果其中一根導線的電位發生變化，另一根導線的電位也會因導線之間的電容變化而發生變化，并且干擾源通過電容耦合在環路中形成干擾。
3、額外的熱電勢和化學勢。
由于不同金屬產生的熱電勢和金屬腐蝕產生的化學勢，在電路回路中形成直流電干擾。
4、振動。
在高度振動的環境中，導線由于其在磁場中的運動而產生感應電位。這種干擾與信號串聯，并以串聯模式干擾的形式進入儀器。
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，引入不同接地電位的電位差形成干擾，而在儀器的使用中，往往有兩個以上輸入端的連接點。這將以共模干擾的形式將不同接地點的電位差引入儀器中，共同發生在兩條信號線上。
6、信號源是不平衡的橋。
當橋式電源接地時，除橋的對角線的不平衡電壓（即信號電壓）外，兩條信號線都有一個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，干擾電壓是由感應負載（如開關，電機和繼電器）以及產生放電的設備產生的。
（2）、抑制干擾
由于存在干擾源而形成干擾問題，并且通過某個耦合信道影響儀器。為了減少這些影響，在設計儀器時應考慮抑制干擾，并應最大限度地抵抗干擾。
在實際應用中，找到并結合扭曲，屏蔽，接地，平衡，濾波和隔離的方法來切斷耦合通道以抑制干擾。同時，顯示儀器要求具有耐高溫，低溫，高壓，耐腐蝕，高粘度等動態特性，以減少測量參數的測量誤差。
1、串聯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生，很可能被感知或從領導收到。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）信號線包裹：對于電磁感應，必須使電線遠離高壓設備和電網，調整電線方向，減少電線回路面積。只調整導線方向和兩條信號線。短距離絞合，干擾電壓可降至原來的1 / 10~1 / 100;對于靜電感應，當兩條信號線被扭曲和扭曲時，兩條信號線是當干擾源的距離近似相等時（導線經常被扭曲到直徑的20倍），該區域由信號環包圍的信號可以大大減小，并且電場可以通過兩條信號線上的電感耦合進入環路。模式干擾電位差大大減小。
（2）屏蔽：為了進一步防止電場干擾，信號線可以用金屬網包裹（或金屬皮），然后將屏蔽電纜直接施加到外面包或信號線上，并將屏蔽層接地。由于非磁屏蔽層對50Hz的磁場沒有影響，如果需要，可以將信號線插入鐵管中，從而使信號線被磁屏蔽。靜電屏蔽后，感應電位可降至原來的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。在輸入級之前經常添加一個二至三級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行A / D轉換而不是瞬時值，可以平均一些串行模式干擾。
（5）嘗試將信號線與電源線分開。合理布線，在允許的條件下，電線的電流反向，以減少彼此產生的磁場的干擾;信號線不允許與電源線平行放置，也不應通過同一個穿線孔進入儀器內。低電平信號線應連接到信號端子的相鄰位置，并使用最短的無捻線，以減小感應干擾的面積。絕對禁止在電源線和信號線上使用相同的電纜。請勿對高低線使用相同的接線插頭。必要時，將高低線分別放在連接器旁邊，接地端子和備用端子間隔開。
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，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儀器中的儀器外殼（接地）絕緣（即，放大器是使干擾無法進入的方法。在低電平測試中，信號線只應在一點接地，信號線的屏蔽層必須同時接地。無論是信號線還是儀表等，都必須正確屏蔽接地和屏蔽。解決了大部分干擾問題。當未接地的信號源連接到接地放大器時，信號線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，即使信號源未接地，信號線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保護技術：
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保護，放大器輸入部分浮動。除了使用外殼作為屏蔽外，還使用內部屏蔽來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屏蔽層之間沒有電氣連接。內屏蔽不應連接到儀器外殼。相反，應拉出單獨的導線作為保護屏蔽以連接到信號線的屏蔽，使得保護屏蔽延伸到信號線的整個長度，并且信號線在源處被屏蔽。在一點接地，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。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，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，采用平衡措施來均衡兩條線路上轉換的電壓，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自小型電力變壓器產生的漏電流。
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，變壓器初級繞組上的相電壓通過屏蔽層的分布電容，使泄漏電流直接流入地，而沒有放大器，測量電路和信號源發生干擾。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。電源引起的脈沖式干擾對數字電路影響很大。應在電源線上安裝高頻濾波器。濾波器應安裝在鐵屏蔽盒中，其輸入和輸出引線由穿通電容器濾波。
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