一、前言
s2Rg-:7 I@/s&$H`l 傳感器變送器的應(yīng)用非常廣泛,不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè),還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域,處處可見
模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中,都有一個(gè)如何使其測量精度達(dá)到最高的問題。
[LF<aR5 tRtoA5 而眾多的干擾一直影響著傳感器的測量精度,如:現(xiàn)場大耗能設(shè)備多,特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾;
r+RFDg/ }+@GgipyO. 工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過壓(涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V~310V波動(dòng)),常常達(dá)到額定電壓的35%左右,這種惡劣的供電有時(shí)長達(dá)幾分鐘、幾小時(shí),甚至幾天;各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜,信號會(huì)受到干擾,特別是信號線與交流動(dòng)力線同走一個(gè)長的管道中干擾尤甚;
9B)<7JJX!J w|,BTM:e 多路開關(guān)或保持器性能不好,也會(huì)引起通道信號的竄擾;
B0+r *`]#ntz9 空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作;
5mqwNAv 9cqq"-$G` 此外,現(xiàn)場溫度、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。
\8^c"%v,: xfzGixA 模擬傳感器輸出的一般都是小信號,都存在小信號放大、處理、整形以及抗干擾問題,也就是將傳感器的微弱信號精確地放大到所需要的統(tǒng)一
標(biāo)準(zhǔn)信號(如1VDC~5VDC或4mADC~20mADC),并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。
XG!s+ShFV Mn<#rBE B 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的某些問題,即抗干擾問題。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)用模擬傳感器的最佳狀態(tài)。
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| 二、干擾源、干擾種類及干擾現(xiàn)象
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Ah?= 5>x?2rp 傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場運(yùn)行所受到的干擾多種多樣,具體情況具體分析,對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,針對不同的運(yùn)行場合,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。
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/7 1、主要干擾源
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o4O CF2 (1)靜電感應(yīng)
.,*68S0k7 b#[EkI 0@ 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寄生電容傳送到另一條支路上去,因此又稱電容性耦合。
qP5'&!s&! o+0x1Ct3P (2)電磁感應(yīng)
I.>SC TgjM@ir 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)通過磁場耦合到另一個(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。
zgn~UC6& elDt!9Pu (3)漏電流感應(yīng)
[/Vi*Z gp(: o$ 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)漏電流流入測量電路的輸入級時(shí),其影響就特別嚴(yán)重。
Y;"rJxHD pd\x^F`sk. (4)射頻干擾
|aX1PC)o_ X3zpU7`Av+ 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。
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>F" (5)其他干擾
f=--$o0U~ jU2vnGw_ 現(xiàn)場安全生產(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。
mx=2lL` \r`><d 2、干擾的種類
P*:9u> #`o]{UfW (1)常模干擾
GX#SCZ&}C *LOUf7` 常模干擾是指干擾信號的侵入在往返2條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強(qiáng)的交變磁場,使儀器受周圍交變磁場影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢形成干擾,這種干擾較難除掉。
Ftw;T| c]PG5f xf (2)共模干擾
4S1\5C9 PC)aVr?@@ 共模干擾是指干擾信號在2條線上各流過一部分,以地為公共回路,而信號電流只在往返2個(gè)線路中流過。共模干擾的來源一般是設(shè)備對地漏電、地電位差、線路本身具有對地干擾等。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。
UAEu.AT s ;2ih)[ (3)長時(shí)干擾
vw)lD9-" ^_ST#fFS 長時(shí)干擾是指長期存在的干擾,此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長期存在且變化不大,用檢測儀表很容易測出,如電源線或鄰近動(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50Hz工頻干擾。
UfSqiu @<ILF69b (4)意外的瞬時(shí)干擾
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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)生或無線電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生。
,GUOq!z w#^z:7fI 干擾可粗略地分為3個(gè)方面:
_%]x-yH!@ M37GQvo (a)局部產(chǎn)生(即不需要的熱電偶);
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