數顯溫控儀表應用中的抗干擾措施
更新時(shí)間：2022-07-08 10:05:02 字號：T|T
化工顯示儀表與各種傳感器、變送器配套后，可用來(lái)顯示不同的參數。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應用中或試驗現場(chǎng)使用時(shí)的條件...
化工顯示儀表與各種傳感器、變送器配套后，可用來(lái)顯示不同的參數。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應用中或試驗現場(chǎng)使用時(shí)的條件常常是很復雜的，周?chē)嬖诖罅繌娊蛔兇艌?chǎng)、電場(chǎng)、振動(dòng)、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動(dòng)力電源等，都有可能影響檢測數據的正確采集和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制而成為干擾源。
這些與被測信號無(wú)關(guān)的電壓或電流以多種形式耦合加載到檢測、控制、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(zhì)量下降、自動(dòng)控制不能及時(shí)進(jìn)行，甚至操作失控，直接影響正常生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。這些干擾(擾動(dòng))大多很難改變，但設法加以有效抑制卻十分必要。
一、數字式顯示儀表的原理及組成概況
數字顯示儀表一般是由模數轉換、非線(xiàn)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(shí)現數字顯示的關(guān)鍵是通過(guò)A/D轉換裝置把連續變化的模擬量變換成斷續的數字量。在生產(chǎn)中要求顯示儀表反映的顯示值是被測參數的函數，并且要求能自動(dòng)地補償其它干擾因素，這些函數關(guān)系有些是線(xiàn)性的，但多數是非線(xiàn)性的。為了將被測參數能以****值的形式顯示出來(lái)，對于顯示儀表，需要將被測參數進(jìn)行一些必要的運算、處理及非線(xiàn)性補償，同時(shí)補償其它參數對被測參數的影響。在A(yíng)/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**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**越接近于連續量本身的值。這一過(guò)程是通過(guò)雙積分型、電壓頻率轉換型、脈沖寬度調制型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉換器來(lái)實(shí)現的。非線(xiàn)性補償或標度變換是對檢測來(lái)的信號進(jìn)行必要的運算，使數字式顯示儀表能以被測參數的直接數字表達出來(lái)。模擬式非線(xiàn)性補償通過(guò)改變運算放大器的放大倍數來(lái)補償不同范圍的輸入電壓，而數字式非線(xiàn)性補償則是先把被測參數的模擬量經(jīng)過(guò)A/D轉換成數字量后再進(jìn)入非線(xiàn)性補償環(huán)節，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，標度變換及非線(xiàn)性補償任務(wù)由計算機來(lái)完成。
二、顯示儀表應用中的抗干擾措施
(一)干擾的產(chǎn)生
生產(chǎn)中，被測參數往往被轉換成微弱的低電平電壓信號，并通過(guò)長(cháng)距離(有時(shí)長(cháng)達數百米甚至更遠)傳輸到顯示儀表，由于顯示儀表應用環(huán)境的復雜性(周?chē)嬖诖罅繌娊蛔兇艌?chǎng)、電場(chǎng)、振動(dòng)、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動(dòng)力電源等)，使得電氣干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(kāi)關(guān)以及電源線(xiàn)等干擾源，給測量帶來(lái)影響。當有較大擾動(dòng)出現時(shí)(檢測信號的干擾主要有強磁場(chǎng)和電場(chǎng)：當干擾源為低電壓大電流時(shí)，則干擾源主要是磁場(chǎng);當干擾源為高電壓小電流時(shí)，則干擾源附近主要是電場(chǎng))，常通過(guò)下面一些方式(如串模干擾、共模干擾等)疊加到信號線(xiàn)上，進(jìn)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(wǎng)等的周?chē)臻g都存在很強的交變磁場(chǎng)，而控制系統(檢測、變送、轉換、調節、計算、執行、輔助、顯示等單元)線(xiàn)路形成的閉合回路處在這種變化的磁場(chǎng)中將被感應出電勢，使信號源與儀器儀表之間的連接導線(xiàn)、儀表內部的配線(xiàn)通過(guò)磁耦合在電路中形成干擾。這種電磁感應電勢與有用信號相串聯(lián)，當信號源與顯示儀表相距較遠時(shí)，干擾較為突出。此外，高頻率發(fā)生器、帶整流子的電機等設備，也會(huì )產(chǎn)生高頻率的干擾。
2.靜電感應(指電的耦合)。靜電感應是兩電場(chǎng)相互作用的結果。在相對的兩根導線(xiàn)中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于導線(xiàn)間的電容變化使得另一導線(xiàn)的電位也發(fā)生變化，干擾源以電容性的耦合在回路中形成干擾。
3.附加熱電勢和化學(xué)電勢。由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢以及金屬腐蝕等產(chǎn)生的化學(xué)電勢，在電路回路中形成直流電氣干擾。
4.振動(dòng)。在強振動(dòng)的環(huán)境中，導線(xiàn)由于在磁場(chǎng)中處于運動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生感應電勢，此干擾與信號相串聯(lián)，以串模干擾形式進(jìn)入儀器儀表。
5.不同地電位引入的干擾。在大功率的用電設備附近，當設備的絕緣性能較差時(shí)，不同地電位的電位差的引入形成干擾，而在儀表的使用中往往會(huì )有意無(wú)意地使輸入端存在兩個(gè)以上的連接點(diǎn)，這樣**會(huì )把不同接地點(diǎn)的電位差以共模干擾形式引入到儀器儀表，這種干擾是同時(shí)出現在兩信號線(xiàn)上的。
6.信號源是不平衡電橋。當橋路電源接地時(shí)，除橋路對角線(xiàn)的不平衡電壓(即信號電壓)外，兩信號線(xiàn)對地都有一個(gè)公共的共模干擾電壓。雖然共模干擾不和信號疊加，不直接對儀表產(chǎn)生影響，但它能通過(guò)測量系統形成到地的漏電電流，通過(guò)電阻的耦合**能直接作用于儀表(或放大器)，產(chǎn)生干擾。
7.一些脈沖狀的干擾電壓除能作用于模擬電路外，有時(shí)也能直接進(jìn)入數字電路中給予干擾，這些干擾電壓的發(fā)生源是開(kāi)關(guān)、電機、繼電器那樣的感性負載和產(chǎn)生放電的機器等。
(二)干擾的抑制
干擾問(wèn)題的形成是因為有干擾源的存在，并通過(guò)一定的耦合渠道對儀器儀表產(chǎn)生影響。為減少這些影響，在設計儀表時(shí)**應考慮對干擾的抑制問(wèn)題，盡量提高其抗干擾的能力。在實(shí)際應用中，要找出并結合絞扭、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法，切斷耦合通道以抑制干擾。同時(shí)，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(dòng)態(tài)特性，以減少被測參數的測量誤差。
1.串模干擾的抑制方法(串模干擾是在儀器儀表的輸入端疊加到被檢測信號上的干擾電壓)
串模干擾可能產(chǎn)生在信號源，也很可能是從
