傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場運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,。這種靈活機動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，除了基本同的運行場合,，針對不同的運行場合,，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性,。

儀表被干擾的主要因素

干擾源在儀表內(nèi)、外部都有可能存在,。在儀表外部,，大功率用電設備、大功率變壓器,、電力網(wǎng)都可能成為干擾源,。而在儀表內(nèi)部，電源變壓器,、線圈,、繼電器、開關以及電源線等都可能成為干擾源。

（1）靜電感應

靜電感應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,。

（2）電磁感應

當兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路,，這一現(xiàn)象稱為電磁感應,。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導線等,。

（3）漏電流感應

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,，特別是傳感器的應用環(huán)境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降,，導致漏電電流增加就會引起干擾,。尤其當漏電流流入測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴重,。

（4）射頻干擾

主要是大型動力設備的啟動,、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)境差，還容易受到機械干擾,、熱干擾及化學干擾等,。

（1）常模干擾

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)生交流電動勢形成干擾,，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個線路中流過,。共模干擾的來源一般是設備對地漏電、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),，共模干擾會轉(zhuǎn)換成常模干擾，就較難除掉了,。

（3）長時干擾

長時干擾是指長期存在的干擾,，此類干擾的特點是干擾電壓長期存在且變化不大，用檢測儀表很容易測出,，如電源線或鄰近動力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50Hz的工頻干擾,。

（4）意外的瞬時干擾

意外瞬時干擾主要在電氣設備操作時發(fā)生，如合閘或分閘等,，有時也在伴隨雷電發(fā)生或無線電設備工作瞬間產(chǎn)生,。

干擾可粗略地分為3個方面：

（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（即地線的路徑問題）

（c）外部產(chǎn)生（電源頻率的干擾）,。

在應用中,，常會遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：

（1）發(fā)指令時,，電機無規(guī)則地轉(zhuǎn)動；

（2）信號等于零時,，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳,；

（3）傳感器工作時，其輸出值與實際參數(shù)所對應的信號值不吻合,，且誤差值是隨機的,、無規(guī)律的；

（4）當被參數(shù)穩(wěn)定的情況下,，傳感器輸出的數(shù)值與被測參數(shù)所對應的信號數(shù)值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值,；

（5）與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設備示器等不正常。

（6）其他干擾現(xiàn)象

• 在一些測溫場合,，當將熱電偶電機直接焊接與通電加熱的金屬件上，由于金屬件在平行于電流方向的各點存在電位差,，這時引入的干擾電壓也是很大的,。在高溫狀態(tài)下,，耐火材料的絕緣電阻急劇下降,，熱電偶和磁保護管、磁珠的絕顏性能也會下降,，則電爐電源電壓通過耐火磚,、熱電偶套管,、磁珠等泄漏到熱電偶絲上，在熱電偶電極之間產(chǎn)生干擾電壓,。

• 大地中各個不同點之間往往存在電位差,，尤其在大功率用電設備附近,，當這些設備的絕緣性能下降時，電位差更大,。而現(xiàn)場儀表在使用中,，有時不注意會使回路存在兩個以上的接地點，就會把不同接地點的電位差引入到顯示儀表中而形成共模干擾,。

• 當儀表的橋路電源接地時,，除橋路輸出不平衡電壓以外，信號線對地還有一公共電壓,，該公共電壓不是所要測量的信號電壓,，而是共模干擾的一種表現(xiàn)。

• 信號源于顯示儀表之間的連接導線,、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾,。在大功率變壓器、交流電機,、電力線的周圍空間都存在很強的交流磁場,，而閉合回路處在這種變化的磁場中將感應出電勢。這種感應電勢與有用信號相串聯(lián),，當傳感器與顯示儀表距離較遠時,，這種串模干擾尤為突出。

• 干擾源通過電容的耦合在回路總形成干擾,，它是兩電場相互作用的結(jié)果,。通過靜電耦合的方式，能在兩輸入端感應出對地的共同電壓,，以共模干擾的形式出現(xiàn),，由于共模干擾不和信號疊加，它不直接對儀表產(chǎn)生影響,。但它能通過測量系統(tǒng)形成到地的泄漏電流,，該泄漏電流通過電阻的耦合就能直接作用于儀表而產(chǎn)生干擾。

• 電磁感應,、靜電感應所形成的干擾大多是工頻干擾電壓,，但變頻器、帶整流子的電機等會產(chǎn)生諧波干擾,。由于雷電的作用在電力線上也會感應出干擾電

  壓,。

我們在調(diào)試儀器儀表的時候,，有時會碰到這種情況：儀器儀表出廠的時候明明好好的，一到現(xiàn)場就沒有信號輸出,，或者產(chǎn)生無序的信號,。通過以上概述,，我們了解儀器儀表的干擾來源主要有兩種途徑：一是由電路感應產(chǎn)生干擾;二是由外圍設備以及通信線路的感應引入干擾。我們得仔細分析外界干擾的來源,，信號傳輸線路以及敏感程度,，做好接地處理和儀器儀表信號線屏蔽措施，有可能的話遠離干擾源,。我們檢查發(fā)現(xiàn)安裝和接線都是沒有問題的,，到底這又是什么情況呢?出現(xiàn)這種情況，你可能需要查看下儀器儀表附近有沒有感應干擾了,。

影響儀器儀表輸出的外界感應干擾主要有以下幾種：

（1）電磁感應干擾

當兩個電路之間有互感存在時,，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應,。這種情況在儀器儀表使用的時候經(jīng)常遇到,，尤為注意。

（2）射頻干擾干擾

主要是大型動力設備的啟動,、操作停止時產(chǎn)生的干擾以及高次諧波干擾,。

（3）靜電感應干擾

靜電感應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,，有時候也被稱為電容性耦合,。

（4）漏電流感應干擾

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，特別是傳感器的應用環(huán)境濕度增大,，導致絕緣體的絕緣電阻下降,，這時漏電電流會增加，由此引發(fā)干擾,。尤其當漏電流流入到測量電路的輸入級時,，其影響就特別嚴重。

（5）其他干擾

主要指的是系統(tǒng)工作環(huán)境差,，還容易受到機械干擾,、熱干擾和化學干擾等等。

干擾進入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號傳輸通道干擾,，干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進入,；供電系統(tǒng)干擾,。

信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑，因為脈沖波在傳輸線上會出現(xiàn)延時,、畸變,、衰減與通道干擾,，所以在傳輸過程中，長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，如果沒有內(nèi)阻,，無論何種噪聲都會被電源短路吸收,，線路中也不會建立起任何干擾電壓；此外,，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動器本身也是較強的干擾源,，它可以通過電源對其他設備進行干擾。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu),，它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級,、微安級的小信號，又有幾十伏,，甚至數(shù)千伏,、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號,，也有高頻脈沖信號等等,，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作,。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表,、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設備之間的信號參考點之間存在電勢差,，因而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過程中失真,。因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行,，“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題,。

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,，即干擾源。 

干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因,、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分,。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲,、浪涌噪聲,、高頻振蕩噪聲等,；按噪聲的波形、性質(zhì)不同,，分為持續(xù)噪聲,、偶發(fā)噪聲等；按聲音干擾模式不同,，分為共模干擾和差模干擾,。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地面的電位差,，主要由電網(wǎng)串入,、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)（同方向）電壓送加所形成。共模電壓有時較大,，特別是采用隔離性能差的電器供電室,，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V 以上,。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O 模件損壞率較高的原因）,，這種共模干擾可為直流,、亦可為交流。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓,，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度,。

儀表抗干擾措施

對傳感器,、儀器儀表正常工作危害最嚴重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾的用電設備有：電焊機,、大電機,、可控機、繼電接觸器,、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈,，甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件,、軟件結(jié)合的辦法來抑制,。

（1）用硬件線路抑制尖峰干擾的影響

常用辦法主要有三種：

①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設計的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性,；

②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖,；

③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻,，利用尖峰脈沖到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響,。

（2）利用軟件方法抑制尖峰干擾

對于周期性干擾,，可以采用編程進行時間濾波，也就是用程序控制可控硅導通瞬間不采樣,，從而有效地消除干擾,。

（3）采用硬、軟件結(jié)合的看門狗（Watchdog）技術抑制尖峰脈沖的影響

軟件：在定時器定時到之前,，CPU訪問一次定時器,，讓定時器重新開始計時，正常程序運行,，該定時器不會產(chǎn)生溢出脈沖,，Watchdog也就不會起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”,，則CPU就不會在定時到之前訪問定時器,。因而定時信號就會出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復位中斷,，保證智能儀器回到正常程序上來,。

（4）實行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機的驅(qū)動電源與控制電源分開,，以防止設備間的干擾,。

（5）采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動器對其它設備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制,。

（6）采用離變壓器

考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初,、次級線圈的互感耦合，而是靠初,、次級寄生電容耦合的,，因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離,，減少其分布電容,，以提高抵抗共模干擾能力。

（7）采用高抗干擾性能的電源,，如利用頻譜均衡法設計的高抗干擾電源,。這種電源抵抗隨機干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值（電壓峰值小于TTL 電平）的電壓，但干擾脈沖的能量不變,，從而可以提高傳感器,、儀器儀表的抗干擾能力。

串模干擾可能產(chǎn)生在信號源上，也可能是信號線上感應或接受的,，由于它與測量信號是疊加的,，所以較難消除，因此應該防止它的產(chǎn)生,?？刹扇∫韵麓胧?strong>。信號傳輸導線使用絞線,，能使信號回路所包圍的面積大為減少,，能兩根信號線到干擾源的距離大致相等，分布電容也大致相同,，所以能使進入顯示儀表的串模干擾大大減小,。

為了防止電場的干擾，可把信號線穿入鐵管中,，或者使用屏蔽線,，并對屏蔽層采取一點接地。對于直流信號,，可在顯示儀表輸入端加濾波電路,，把雜散信號干擾衰減至最小。信號線要遠離動力線,，不能把信號線與動力線平行敷設在一起,，信號線與電源線不要由同一孔進入儀表內(nèi)，信號線應盡量短的絞線接至信號端子的相鄰位置上,。

顯示儀表和變送器的外殼都應接地,，以保持零電位；為提高儀表的抗干擾能力,，可把儀表的放大器“浮地”,，即將放大器與儀表外殼絕緣，以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑,。要求高時,，還可采取雙屏蔽、浮地技術,，進一步提高儀表的抗共模干擾能力,。

隨著工業(yè)的自動化的發(fā)展,，現(xiàn)在的傳感器在工業(yè)中的應用是非常的多了,。而我們經(jīng)常使用到的熱電偶就是屬于傳感器的一種，熱電偶是根據(jù)熱電效應測量溫度的傳感器,，是常用的測溫元件之一,。但是我們在使用熱電偶進行測量的時候有時會遇到一些干擾的情況。

（1）隔離法

隔離法就是將熱電偶懸空安裝,使熱電偶不與爐壁的耐火磚接觸,熱電偶與支架之間也采用絕緣物進行隔離,。這種方法可以很好地預防高溫漏電干擾。

（2）屏蔽法

屏蔽法就是將熱電偶的補償導線,穿在鐵管或其他金屬屏蔽物內(nèi)進行屏蔽,。這樣可以防止電磁干擾和高壓電場的干擾,。使用此種方法時應該將鐵管和屏蔽物進行良好接地,并且將補償導線絞起來。

（3）接地法

這種方法是將測量回路進行接地處理,把干擾引入大地從而保證儀表的測量準確性,。這種方法有兩種地形式:第一是熱電偶參考端接地,第二種是熱電偶測量端接地,。

采用參考端接地法時,是將熱電偶(或補償導線)輸出端的一端,通過一個足夠大的電容接地(條件許可時電容越大越好)。測量端接地法是將熱電偶測量端接地,就是從熱電偶的測量端引出一根金屬絲接地,。這種方法對高溫漏電干擾有很好的預防效果,。選用金屬絲時應該選用耐高溫且對熱電偶電極無害的金屬絲。

我們在使用熱電偶的時候,，應該做好預防干擾的準備,。這樣才能使我們的熱電偶的測量更為精確，從而讓我們的工作更加的便捷有效,。

來自信號線引入的干擾： 

與控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,，除了傳輸有效的各類信號之外,，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,，這往往被忽略,；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾,，這是很嚴重的,。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷,。對于隔離性能差的系統(tǒng),，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流,，造成邏輯數(shù)據(jù)變化,、誤動和死機。 控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O損壞數(shù)相當嚴重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多,。 

此外,，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,，在變化磁場的作用下,，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合,，干擾信號回路,。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,，影響內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作,。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作,。 

理想狀態(tài)下是選用隔離性能較好的設備,、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等,，但是需要不同設備廠商共同協(xié)商完成,，很難做到，而且成本較高,。 

利用模擬信號隔離器,，其主要起抗干擾作用。因為它有特強的抗干擾能力所以在自動化控制系統(tǒng)中應用非常廣泛,。尤其對于復雜的工業(yè)現(xiàn)場,，控制程序越來越復雜，所以對工業(yè)標準遠傳模擬量信號通過信號隔離器使輸出模擬信號與系統(tǒng)完全隔離,，的確是當今自動化控制系統(tǒng)中抗干擾的有效措施之一,。 

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