工控自動化技術文摘：隔離變送器儀器儀表應用中幹擾抑製

化工顯示儀表與各種傳感器、隔離變送器、溫(wen)度(du)變(bian)送(song)器(qi)等(deng)變(bian)送(song)器(qi)配(pei)套(tao)後(hou)，可(ke)用(yong)來(lai)顯(xian)示(shi)不(bu)同(tong)的(de)參(can)數(shu)。但(dan)是(shi)，顯(xian)示(shi)儀(yi)表(biao)在(zai)石(shi)油(you)和(he)化(hua)工(gong)領(ling)域(yu)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)中(zhong)或(huo)試(shi)驗(yan)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)時(shi)的(de)條(tiao)件(jian)常(chang)常(chang)是(shi)很(hen)複(fu)雜(za)的(de)，周(zhou)圍(wei)存(cun)在(zai)大(da)量(liang)強(qiang)交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)、電場、振動、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動力電源等，都有可能影響檢測數據的正確采集和生產過程的自動控製而成為幹擾源。

數字顯示儀表一般是由模數轉換、非線性補償及標度變換三大部分組成。它是以電信號為輸入量，直接用數字顯示被測量。實現數字顯示的關鍵是通過A/D轉zhuan換huan裝zhuang置zhi把ba連lian續xu變bian化hua的de模mo擬ni量liang變bian換huan成cheng斷duan續xu的de數shu字zi量liang。在zai生sheng產chan中zhong要yao求qiu顯xian示shi儀yi表biao反fan映ying的de顯xian示shi值zhi是shi被bei測ce參can數shu的de函han數shu，並bing且qie要yao求qiu能neng自zi動dong地di補bu償chang其qi它ta幹gan擾rao因yin素su，這zhe些xie函han數shu關guan係xi有you些xie是shi線xian性xing的de，但dan多duo數shu是shi非fei線xian性xing的de。為wei了le將jiang被bei測ce參can數shu能neng以yi絕jue對dui值zhi的de形xing式shi顯xian示shi出chu來lai，對dui於yu顯xian示shi儀yi表biao，需xu要yao將jiang被bei測ce參can數shu進jin行xing一yi些xie必bi要yao的de運yun算suan、處理及非線性補償，同時補償其它參數對被測參數的影響。在A/D轉換中，采用一定的計量單位使連續變化的模擬量整量化，得到近似的斷續的數字量。計量單位越小整量化的誤差也就越小，A/D 轉換裝置的頻率響應、前置放大的穩定性等也越高，數字量就越接近於連續量本身的值。這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉換型、脈衝寬度調製型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉zhuan換huan器qi來lai實shi現xian的de。非fei線xian性xing補bu償chang或huo標biao度du變bian換huan是shi對dui檢jian測ce來lai的de信xin號hao進jin行xing必bi要yao的de運yun算suan，使shi數shu字zi式shi顯xian示shi儀yi表biao能neng以yi被bei測ce參can數shu的de直zhi接jie數shu字zi表biao達da出chu來lai。模mo擬ni式shi非fei線xian性xing補bu償chang通tong過guo改gai變bian運yun算suan放fang大da器qi的de放fang大da倍bei數shu來lai補bu償chang不bu同tong範fan圍wei的de輸shu入ru電dian壓ya，而er數shu字zi式shi非fei線xian性xing補bu償chang則ze是shi先xian把ba被bei測ce參can數shu的de模mo擬ni量liang經jing過guoA/D轉換成數字量後再進入非線性補償環節，具有精度高、通用性強的優點，隨著電子數字計算機的發展，標度變換及非線性補償任務由計算機來完成。

生產中，被測參數往往被轉換成微弱的低電平電壓信號，並通過長距離（有時長達數百米甚至更遠）傳輸到顯示儀表，由於顯示儀表應用環境的複雜性（周圍存在大量強交變磁場、電場、振動、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動力電源等），使得電氣幹擾也加到顯示儀表的輸入端，加上儀表內部的電源變壓器、繼電器、開關以及電源線等幹擾源，給測量帶來影響。當有較大擾動出現時（檢測信號的幹擾主要有強磁場和電場：當幹擾源為低電壓大電流時，則幹擾源主要是磁場；當幹擾源為高電壓小電流時，則幹擾源附近主要是電場），常通過下麵一些方式（如串模幹擾、共模幹擾等）疊加到信號線上，進入儀表。

　　1．電磁感應（指磁的耦合）。在大功率變壓器、交流電機、強電流電網等的周圍空間都存在很強的交變磁場，而控製係統（檢測、變送、轉換、調節、計算、執行、輔助、顯示等單元）線路形成的閉合回路處在這種變化的磁場中將被感應出電勢，使信號源與儀器儀表之間的連接導線、儀yi表biao內nei部bu的de配pei線xian通tong過guo磁ci耦ou合he在zai電dian路lu中zhong形xing成cheng幹gan擾rao。這zhe種zhong電dian磁ci感gan應ying電dian勢shi與yu有you用yong信xin號hao相xiang串chuan聯lian，當dang信xin號hao源yuan與yu顯xian示shi儀yi表biao相xiang距ju較jiao遠yuan時shi，幹gan擾rao較jiao為wei突tu出chu。此ci外wai，高gao頻pin率lv發fa生sheng器qi、帶整流子的電機等設備，也會產生高頻率的幹擾。

　　5．不(bu)同(tong)地(di)電(dian)位(wei)引(yin)入(ru)的(de)幹(gan)擾(rao)。在(zai)大(da)功(gong)率(lv)的(de)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)附(fu)近(jin)，當(dang)設(she)備(bei)的(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)時(shi)，不(bu)同(tong)地(di)電(dian)位(wei)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)的(de)引(yin)入(ru)形(xing)成(cheng)幹(gan)擾(rao)，而(er)在(zai)儀(yi)表(biao)的(de)使(shi)用(yong)中(zhong)往(wang)往(wang)會(hui)有(you)意(yi)無(wu)意(yi)地(di)使(shi)輸(shu)入(ru)端(duan)存(cun)在(zai)兩(liang)個(ge)以(yi)上(shang)的(de)連(lian)接(jie)點(dian)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)把(ba)不(bu)同(tong)接(jie)地(di)點(dian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)以(yi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)形(xing)式(shi)引(yin)入(ru)到(dao)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)，這(zhe)種(zhong)幹(gan)擾(rao)是(shi)同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)在(zai)兩(liang)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)。

幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)的(de)形(xing)成(cheng)是(shi)因(yin)為(wei)有(you)幹(gan)擾(rao)源(yuan)的(de)存(cun)在(zai)，並(bing)通(tong)過(guo)一(yi)定(ding)的(de)耦(ou)合(he)渠(qu)道(dao)對(dui)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。為(wei)減(jian)少(shao)這(zhe)些(xie)影(ying)響(xiang)，在(zai)設(she)計(ji)儀(yi)表(biao)時(shi)就(jiu)應(ying)考(kao)慮(lv)對(dui)幹(gan)擾(rao)的(de)抑(yi)製(zhi)問(wen)題(ti)，盡(jin)量(liang)提(ti)高(gao)其(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，要(yao)找(zhao)出(chu)並(bing)結(jie)合(he)絞(jiao)扭(niu)、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法，切斷耦合通道以抑製幹擾。同時，要求顯示儀表具有耐高溫、低溫、高壓、腐蝕、高粘度等性能和較好的動態特性，以減少被測參數的測量誤差。

　　串chuan模mo幹gan擾rao可ke能neng產chan生sheng在zai信xin號hao源yuan，也ye很hen可ke能neng是shi從cong引yin線xian上shang感gan應ying或huo接jie收shou而er來lai。由you於yu串chuan模mo幹gan擾rao與yu被bei測ce信xin號hao所suo處chu地di位wei相xiang同tong，所suo以yi一yi旦dan產chan生sheng了le串chuan模mo幹gan擾rao之zhi後hou，它ta的de有you害hai作zuo用yong往wang往wang不bu大da容rong易yi消xiao除chu，所suo以yi應ying該gai首shou先xian防fang止zhi它ta的de產chan生sheng。

　　（1）信號線的絞扭：duiyudianciganyinglaishuo，jinliangjiangdaoxianyuanliqiangdianshebeijidongliwang，tiaozhengzouxianfangxiangjijianxiaodaoxianhuilumianjidoushibiyaode，jintiaozhengzouxianfangxiangjiliangxinhaoxianyiduandejiejujiaohe，ganraodianyajiunengjiangweiyuanyoude1/10~1/100；對於靜電感應來說，當把兩信號線采用雙絞合的形式絞扭且使兩根信號線到幹擾源的距離大致相等時（常把導線絞成為直徑20倍的節距），就能使信號回路所包圍的麵積大為減小，使電場通過在兩信號線上的感應耦合進入回路的串模幹擾電位差大為減少。

（5）盡量使信號線與電源線分開敷設。合理布線，在允許的條件下將導線的電流流向作反方向處理，以減弱相互產生的磁場的幹擾；buyunxubaxinhaoxianyudonglixianpingxingfushezaiyiqi，yibuyingyoutongyichuanxiankongdongjinruyiqiyibiaonei。didianpingxinhaoxianyingyijinliangduandebujiaoniuxianjiezhixinhaoduanzidexianglinweizhishang，yijianshaoganyingganraodemianji，jueduijinzhidianyuanxian、信(xin)號(hao)線(xian)用(yong)同(tong)一(yi)根(gen)電(dian)纜(lan)。高(gao)電(dian)平(ping)和(he)低(di)電(dian)平(ping)線(xian)也(ye)不(bu)要(yao)用(yong)同(tong)一(yi)接(jie)線(xian)插(cha)件(jian)。在(zai)不(bu)得(de)已(yi)時(shi)，把(ba)高(gao)電(dian)平(ping)和(he)低(di)電(dian)平(ping)線(xian)分(fen)開(kai)放(fang)在(zai)接(jie)插(cha)件(jian)旁(pang)邊(bian)，中(zhong)間(jian)隔(ge)以(yi)地(di)線(xian)端(duan)子(zi)和(he)備(bei)用(yong)端(duan)子(zi)。

　　（1）正zheng確que接jie地di。接jie地di的de意yi義yi可ke以yi理li解jie為wei得de到dao一yi個ge等deng電dian位wei點dian或huo麵mian，它ta是shi電dian路lu或huo係xi統tong的de基ji準zhun電dian位wei，但dan不bu一yi定ding為wei大da地di電dian位wei。為wei了le安an全quan起qi見jian，儀yi器qi儀yi表biao和he信xin號hao源yuan外wai殼ke都dou接jie大da地di，保bao持chi零ling電dian位wei。但dan當dang接jie地di的de方fang式shi處chu理li不bu好hao，將jiang形xing成cheng地di回hui路lu把ba幹gan擾rao引yin入ru儀yi器qi儀yi表biao。為wei提ti高gao儀yi器qi儀yi表biao抗kang幹gan擾rao能neng力li，通tong常chang在zai低di電dian平ping測ce量liang儀yi表biao中zhong都dou把ba放fang大da器qi與yu儀yi器qi儀yi表biao外wai殼ke（大地）絕緣（即把放大器“浮地”），yiqieduangongmoganraodianyadexieloutujing，shiganraowufajinru。zaididianpingceshizhong，xinhaoxianzhiyingyouyidianjiediqiexinhaoxiandepingbicengyexuyouyidianjiedi，wulunxinhaoxianheyiqiyibiaodengjunxujiayipingbi，bajiedihepingbizhengquedijieheqilaishiyong，wangwangnengjiejuedabufendeganraowenti。dangyouyigebujiedixinhaoyuanyuyigejiedifangdaqixianglianshi，xinhaoxianpingbicengyingjiezhifangdaqidegonggongduan。dangyouyigejiedixinhaoyuanyuyigebujiedifangdaqixianglianshi，jishixinhaoyuanduanjiedebushidadi，xinhaoxianpingbicengyeyingjiezhixinhaoyuandegonggongduan，shizhibaochilingdianwei，keyouxiaoqieduandianweidexieloudianliu，tigaoceliangxinhaodekangganraonengli，zheshiceliangxitongzhongchangyongdefangfa。

　　（2）儀表采用雙層屏蔽浮地保護技術：為(wei)提(ti)高(gao)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)抗(kang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)，在(zai)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)入(ru)部(bu)分(fen)浮(fu)地(di)的(de)同(tong)時(shi)，儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)采(cai)用(yong)雙(shuang)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)浮(fu)地(di)保(bao)護(hu)。除(chu)利(li)用(yong)表(biao)殼(ke)作(zuo)一(yi)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)外(wai)，在(zai)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)內(nei)再(zai)用(yong)一(yi)個(ge)內(nei)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)將(jiang)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)入(ru)部(bu)分(fen)屏(ping)蔽(bi)起(qi)來(lai)。在(zai)兩(liang)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)之(zhi)間(jian)、在zai放fang大da器qi輸shu入ru部bu分fen和he內nei屏ping蔽bi層ceng之zhi間jian都dou不bu作zuo電dian氣qi上shang的de連lian接jie。內nei屏ping蔽bi層ceng不bu要yao與yu儀yi器qi儀yi表biao外wai殼ke相xiang接jie，而er應ying單dan獨du引yin出chu一yi根gen線xian作zuo為wei保bao護hu屏ping蔽bi端duan與yu信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi層ceng相xiang連lian接jie，從cong而er使shi保bao護hu屏ping蔽bi延yan伸shen到dao信xin號hao線xian全quan長chang，而er信xin號hao線xian的de屏ping蔽bi在zai信xin號hao源yuan處chu一yi點dian接jie地di，這zhe樣yang使shi儀yi器qi儀yi表biao的de輸shu入ru保bao護hu屏ping蔽bi及ji信xin號hao屏ping蔽bi對dui信xin號hao源yuan穩wen定ding起qi來lai，處chu於yu等deng電dian位wei狀zhuang態tai。所suo以yi，屏ping蔽bi能neng用yong來lai降jiang低di耦ou合he到dao導dao線xian上shang的de共gong模mo電dian壓ya。

　　（3）應用平衡電路：一個係統的穩定程度取決於信號源、信號引線、負(fu)載(zai)的(de)平(ping)衡(heng)以(yi)及(ji)其(qi)它(ta)雜(za)散(san)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)的(de)平(ping)衡(heng)。為(wei)提(ti)高(gao)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)抗(kang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)，采(cai)用(yong)平(ping)衡(heng)措(cuo)施(shi)使(shi)兩(liang)線(xian)路(lu)上(shang)所(suo)轉(zhuan)換(huan)的(de)電(dian)壓(ya)相(xiang)等(deng)，以(yi)此(ci)來(lai)降(jiang)低(di)耦(ou)合(he)到(dao)負(fu)載(zai)上(shang)的(de)該(gai)部(bu)分(fen)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)。

　　（4）電源引入幹擾的抑製：zaiyiqiyibiaoneibuzhuyaodeganraolaizixiaogonglvbianyaqichanshengdeloudianliu。weifangzhixieloudianliuganrao，kejiangbianyaqichujiraozufangzaipingbicengzhinei，bingjiangpingbicengjiedi，cishibianyaqichujiraozushangdexiangdianyatongguoduipingbicengdefenbudianrong，shiloudiandianliuzhijieliurudi，erbuzailiurufangdaqi、celiangdianluhexinhaoyuanzhongchanshengganrao。weifangzhidianyuanbianyaqiyinruganrao，caiyongsancengpingbijiegoujidianyuanbianyaqichujipingbicengzhijieyubiaokejiedi，gongdianzhuangzhidecijiraozuyusuoyoupingbicengxiangjie，fangdaqidianyuandecijiraozupingbicengyufangdaqidichuyudengdianweizhuangtai。youdianyuanyinqidemaichongzhuangganrao，duishuzidianluyoujiaodayingxiang，yingzaidianyuanxianlushangjiazhuanggaopinlvboqi，lvboqiyingzhuangzaishuruheshuchuyinxiandoujingguochuanxindianrongjinxinglvbodetiezhipingbihenei。

這些與被測信號無關的電壓或電流以多種形式耦合加載到檢測、控製、顯示設備，使信號采集失準、記錄顯示失真、被測參數有用信號質量下降、自動控製不能及時進行，甚至操作失控，直接影響正常生產、產品質量和經濟效益的提高。這些幹擾（擾動）大多很難改變，但設法加以有效抑製卻十分必要。如上就是南京帕羅肯科技對變送器、信號變送器、電流變送器等儀器儀表幹擾的抑製措施！