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儀表信號干擾源,這些你知道么
發(fā)布時(shí)間: 2024-08-23 點(diǎn)擊次數: 151次電壓電流的變化通過(guò)導線(xiàn)傳輸時(shí)有二種形態(tài),我們將此稱(chēng)做“共模"和“差模"。設備的電源線(xiàn)、電話(huà)等的通信線(xiàn)、與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線(xiàn)路,至少有兩根導線(xiàn),這兩根導線(xiàn)作為往返線(xiàn)路輸送電力或信號。但在這兩根導線(xiàn)之外通常還有第三導體,這就是“地線(xiàn)"。干擾電壓和電流分為兩種:一種是兩根導線(xiàn)分別做為往返線(xiàn)路傳輸;另一種是兩根導線(xiàn)做去路,地線(xiàn)做返回路傳輸。前者叫“差模",后者叫“共模"。
現場(chǎng)使用的顯示儀表由于環(huán)境條件復雜,加之被測參數大多被轉換成微弱的低電平電壓信號,并經(jīng)長(cháng)距離傳送到顯示儀表,因此除有用的信號外,還會(huì )有一些與被測信號無(wú)關(guān)的干擾信號夾雜其中,它將影響測量結果的正確性,嚴重時(shí)會(huì )使儀表無(wú)法正常工作?,F對產(chǎn)生干擾的途徑及消除干擾的措施作一介紹。
干擾途徑
干擾源在儀表內、外部都有可能存在。如在儀表外部,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。而在儀表內部,電源變壓器、線(xiàn)圈、繼電器、開(kāi)關(guān)以及電源線(xiàn)等都可能成為干擾源。干擾源常通過(guò)以下途徑進(jìn)入儀表。
1、信號源與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。在大功率變壓器、交流電機、電力線(xiàn)和周?chē)臻g都存在有很強的交流磁場(chǎng),而閉合回路處在這種變化的磁場(chǎng)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(shí),這種串模干擾尤為突出。
2、干擾源通過(guò)電容的耦合在回路中形成干擾,它是兩電場(chǎng)相互作用的結果。通過(guò)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,由于共模干擾不和信號相疊加,它不直接對儀表產(chǎn)生影響。但它能通過(guò)測量系統形成到地的泄漏電流,該泄漏電流通過(guò)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(huì )產(chǎn)生諧波干擾。由于雷電的作用在電力線(xiàn)上也會(huì )感應出干擾電壓。
3、在一些測溫場(chǎng)合,當將熱電偶電極直接焊于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(diǎn)存在電位差,這時(shí)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,熱電偶的瓷保護管、瓷珠的絕緣性能也會(huì )下降,則電爐電源電壓通過(guò)耐火磚、熱電偶套管、 瓷珠等泄漏到熱電偶絲上,在熱電偶電極與地之間產(chǎn)生干擾電壓。
4、大地中各個(gè)不同點(diǎn)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(shí),電位差更大。而現場(chǎng)儀表在使用中,有時(shí)不注意會(huì )使回路存在兩個(gè)以上的接地點(diǎn),就會(huì )把不同接地點(diǎn)的電位差引入到顯示儀表中而形成共模干擾。
5、當儀表的橋路電源接地時(shí),除橋路輸出不平衡信號電壓以外,信號線(xiàn)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。
串模干擾|共模干擾
串模干擾(差模干擾)與共模干(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(xiàn)(連接主板各元件的導線(xiàn))為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線(xiàn)之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線(xiàn)和PCB地線(xiàn)之間的電位差引起的干擾。
1、串模干擾
串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(xiàn)(連接主板各元件的導線(xiàn))為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線(xiàn)之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線(xiàn)和PCB地線(xiàn)之間的電位差引起的干擾。
測量串模干擾電壓,以往推薦用電子管電壓表,在現場(chǎng)可使用有交流毫伏擋的數字萬(wàn)用表進(jìn)行測量。如上圖所示,把電壓表跨接在儀表輸人的正、負端之間測量,通常串模干擾電壓大多在幾毫伏到幾十毫伏范圍內。
2、共模干擾
共模干擾是指干擾電壓出現在儀表任一輸入端(正端或負端)對地之間的交流信號,這種干擾又稱(chēng)為“對地干擾"和“縱向干擾"。
測量共模干擾電壓,可以用高阻電壓表測量,也可使用數字萬(wàn)用表的交流電壓擋進(jìn)行測量。如上圖所示,先把電壓表接在儀表輸人的正端與地之間測量,然后再把電壓表接在儀表輸人的負端與地之間測量,通常共模干擾電壓大多在幾伏到幾十伏范圍之內。
抗干擾來(lái)源|抗干擾措施
在現場(chǎng)要克服和消除串模干擾及共模干擾,首先要搞清楚干擾的來(lái)源,才有可能采取措施來(lái)克服干擾
串模干擾的來(lái)源:大功率變壓器、交流電動(dòng)機、變頻器等都有較強的交變磁場(chǎng),如果儀表測量及控制的連接導線(xiàn)通過(guò)交變磁場(chǎng),就會(huì )受到這些交變磁場(chǎng)的作用,在儀表的輸入回路中感應出交流電壓,而成為干擾信號。
在現場(chǎng)為了克服串模干擾對儀表、控制系統的影響,可采取以下措施:
1、如熱電偶、分儀表的信號線(xiàn)要運離強電磁場(chǎng),不要離動(dòng)力線(xiàn)太近;
2、不要把儀表信號線(xiàn)、控制信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)平行放在同-個(gè)橋架托盤(pán)內,或穿在同一根穿線(xiàn)管內必要時(shí)信號線(xiàn)應使用屏蔽電線(xiàn)或屏蔽電纜,線(xiàn)的屏蔽層要采取一端接地的方式:
3、在儀表輸入端加濾波電路:
4、對于智能儀表要根據現場(chǎng)情況設置數字濾波常數必要時(shí)再增加濾波電路的級數。
共模干擾的來(lái)源:高壓電場(chǎng)的干擾;測量電爐溫度時(shí)引入的干擾,如在高溫下,電加爐的電源通過(guò)耐火磚、熱電偶的瓷保護套管泄漏到熱電偶上,使熱電偶與地之間產(chǎn)生干擾電壓;由于地電位不同而引入的干擾;還有氨合成塔用電加熱器升溫時(shí)也會(huì )對熱電偶造成干擾。其干擾源大多是交流電壓也有可能是直流電壓。
在現場(chǎng)為了克服串模干擾對儀表、控制系統的影響,可采取以下措施:
、如熱電偶、分析儀表的信號線(xiàn)要運離強電磁場(chǎng),不要離動(dòng)力線(xiàn)太近;
2、不要把儀表信號線(xiàn)、控制信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)平行放在同一個(gè)橋架托盤(pán)內,或穿在同一根穿線(xiàn)管內必要時(shí)信號線(xiàn)應使用屏蔽電線(xiàn)或屏蔽電纜,線(xiàn)的屏蔽層要采取一端接地的方式:
3、在儀表輸入端加濾波電路:
4、對于智能儀表要根據現場(chǎng)情況設置數字濾波常數必要時(shí)再增加濾波電路的級數。
共模干擾的來(lái)源:高壓電場(chǎng)的干擾;測量電爐溫度時(shí)引入的干擾,如在高溫下,電加爐的電源通過(guò)耐火磚、熱電偶的瓷保護套管泄漏到熱電偶上,使熱電偶與地之間產(chǎn)生干擾電壓;由于地電位不同而引入的干擾;還有氨合成塔用電加熱器升溫時(shí)也會(huì )對熱電偶造成干擾。其干擾源大多是交流電壓也有可能是直流電壓。
在現場(chǎng)為了克服共模干擾對儀表、控制系統的影響,所以可采取以下措施:
1、把測量熱電偶浮空
2、儀表放大器也采取浮空;
3、如果測量對象允許則不要用露端式熱電偶以避免熱電極接地;
4、熱電偶保護套管要可靠接地:
5、使用屏蔽線(xiàn)時(shí)采用等電位屏蔽方式
6、在信號線(xiàn)上加裝旁路電容器。
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