數(shù)顯溫控儀表應(yīng)用中的抗干擾措施
更新時間：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，可用來顯示不同的參數(shù)。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中或試驗現(xiàn)場使用時的條件...
化工顯示儀表與各種傳感器、變送器配套后，可用來顯示不同的參數(shù)。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中或試驗現(xiàn)場使用時的條件常常是很復(fù)雜的，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(yīng)、動力電源等，都有可能影響檢測數(shù)據(jù)的正確采集和生產(chǎn)過程的自動控制而成為干擾源。
這些與被測信號無關(guān)的電壓或電流以多種形式耦合加載到檢測、控制、顯示設(shè)備，使信號采集失準(zhǔn)、記錄顯示失真、被測參數(shù)有用信號質(zhì)量下降、自動控制不能及時進(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)大多很難改變，但設(shè)法加以有效抑制卻十分必要。
一、數(shù)字式顯示儀表的原理及組成概況
數(shù)字顯示儀表一般是由模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補償及標(biāo)度變換三大部分組成。它是以電信號為輸入量，直接用數(shù)字顯示被測量。實現(xiàn)數(shù)字顯示的關(guān)鍵是通過A/D轉(zhuǎn)換裝置把連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。在生產(chǎn)中要求顯示儀表反映的顯示值是被測參數(shù)的函數(shù)，并且要求能自動地補償其它干擾因素，這些函數(shù)關(guān)系有些是線性的，但多數(shù)是非線性的。為了將被測參數(shù)能以****值的形式顯示出來，對于顯示儀表，需要將被測參數(shù)進(jìn)行一些必要的運算、處理及非線性補償，同時補償其它參數(shù)對被測參數(shù)的影響。在A/D轉(zhuǎn)換中，采用一定的計量單位使連續(xù)變化的模擬量整量化，得到近似的斷續(xù)的數(shù)字量。
計量單位越小整量化的誤差也**越小，A/D轉(zhuǎn)換裝置的頻率響應(yīng)、前置放大的穩(wěn)定性等也越高，數(shù)字量**越接近于連續(xù)量本身的值。這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉(zhuǎn)換型、脈沖寬度調(diào)制型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。非線性補償或標(biāo)度變換是對檢測來的信號進(jìn)行必要的運算，使數(shù)字式顯示儀表能以被測參數(shù)的直接數(shù)字表達(dá)出來。模擬式非線性補償通過改變運算放大器的放大倍數(shù)來補償不同范圍的輸入電壓，而數(shù)字式非線性補償則是先把被測參數(shù)的模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再進(jìn)入非線性補償環(huán)節(jié)，具有精度高、通用性強的優(yōu)點，隨著電子數(shù)字計算機的發(fā)展，標(biāo)度變換及非線性補償任務(wù)由計算機來完成。
二、顯示儀表應(yīng)用中的抗干擾措施
(一)干擾的產(chǎn)生
生產(chǎn)中，被測參數(shù)往往被轉(zhuǎn)換成微弱的低電平電壓信號，并通過長距離(有時長達(dá)數(shù)百米甚至更遠(yuǎn))傳輸?shù)斤@示儀表，由于顯示儀表應(yīng)用環(huán)境的復(fù)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(yīng)、動力電源等)，使得電氣干擾也加到顯示儀表的輸入端，加上儀表內(nèi)部的電源變壓器、繼電器、開關(guān)以及電源線等干擾源，給測量帶來影響。當(dāng)有較大擾動出現(xiàn)時(檢測信號的干擾主要有強磁場和電場：當(dāng)干擾源為低電壓大電流時，則干擾源主要是磁場;當(dāng)干擾源為高電壓小電流時，則干擾源附近主要是電場)，常通過下面一些方式(如串模干擾、共模干擾等)疊加到信號線上，進(jìn)入儀表。
1.電磁感應(yīng)(指磁的耦合)。在大功率變壓器、交流電機、強電流電網(wǎng)等的周圍空間都存在很強的交變磁場，而控制系統(tǒng)(檢測、變送、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、計算、執(zhí)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(yīng)出電勢，使信號源與儀器儀表之間的連接導(dǎo)線、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。這種電磁感應(yīng)電勢與有用信號相串聯(lián)，當(dāng)信號源與顯示儀表相距較遠(yuǎn)時，干擾較為突出。此外，高頻率發(fā)生器、帶整流子的電機等設(shè)備，也會產(chǎn)生高頻率的干擾。
2.靜電感應(yīng)(指電的耦合)。靜電感應(yīng)是兩電場相互作用的結(jié)果。在相對的兩根導(dǎo)線中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于導(dǎo)線間的電容變化使得另一導(dǎo)線的電位也發(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。在強振動的環(huán)境中，導(dǎo)線由于在磁場中處于運動狀態(tài)而產(chǎn)生感應(yīng)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(shè)備附近，當(dāng)設(shè)備的絕緣性能較差時，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有意無意地使輸入端存在兩個以上的連接點，這樣**會把不同接地點的電位差以共模干擾形式引入到儀器儀表，這種干擾是同時出現(xiàn)在兩信號線上的。
6.信號源是不平衡電橋。當(dāng)橋路電源接地時，除橋路對角線的不平衡電壓(即信號電壓)外，兩信號線對地都有一個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，但它能通過測量系統(tǒng)形成到地的漏電電流，通過電阻的耦合**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，有時也能直接進(jìn)入數(shù)字電路中給予干擾，這些干擾電壓的發(fā)生源是開關(guān)、電機、繼電器那樣的感性負(fù)載和產(chǎn)生放電的機器等。
(二)干擾的抑制
干擾問題的形成是因為有干擾源的存在，并通過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(shè)計儀表時**應(yīng)考慮對干擾的抑制問題，盡量提高其抗干擾的能力。在實際應(yīng)用中，要找出并結(jié)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，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(tài)特性，以減少被測參數(shù)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
