顯示記錄儀在應(yīng)用中的干擾抑制

　顯示記錄儀干擾問(wèn)題的形成是因?yàn)橛懈蓴_源的存在，并通過(guò)一定的耦合渠道對(duì)儀器儀表產(chǎn)生影響。為減少這些影響，紹興中儀在設(shè)計(jì)儀表時(shí)就應(yīng)考慮對(duì)干擾的抑制問(wèn)題，盡量提高其抗干擾的能力。在實(shí)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(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(cè)參數(shù)的測(cè)量誤差。

1、共模干擾的抑制(共模干擾是加在儀器儀表任一輸入端與大地之間的干擾)

　　(1)正確接地。接地的意義可以理解為得到一個(gè)等電位點(diǎn)或面，它是電路或系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位，但不一定為大地電位。為了安全起見(jiàn)，儀器儀表和信號(hào)源外殼都接大地，保持零電位。但當(dāng)接地的方式處理不好，將形成地回路把干擾引入儀器儀表。為提高儀器儀表抗干擾能力，通常在低電平測(cè)量?jī)x表中都把放大器與儀器儀表外殼(大地)絕緣(即把放大器“浮地”)，以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑，使干擾無(wú)法進(jìn)入。在低電平測(cè)試中，信號(hào)線只應(yīng)有一點(diǎn)接地且信號(hào)線的屏蔽層也須有一點(diǎn)接地，無(wú)論信號(hào)線和儀器儀表等均需加以屏蔽，把接地和屏蔽正確地結(jié)合起來(lái)使用，往往能解決大部分的干擾問(wèn)題。當(dāng)有一個(gè)不接地信號(hào)源與一個(gè)接地放大器相連時(shí)，信號(hào)線屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。當(dāng)有一個(gè)接地信號(hào)源與一個(gè)不接地放大器相連時(shí)，即使信號(hào)源端接的不是大地，信號(hào)線屏蔽層也應(yīng)接至信號(hào)源的公共端，使之保持零電位，可有效切斷電位的泄漏電流，提高測(cè)量信號(hào)的抗干擾能力，這是測(cè)量系統(tǒng)中常用的方法。

　　(2)電源引入干擾的抑制：在儀器儀表內(nèi)部主要的干擾來(lái)自小功率變壓器產(chǎn)生的漏電流。為防止泄漏電流干擾，可將變壓器初級(jí)繞組放在屏蔽層之內(nèi)，并將屏蔽層接地，此時(shí)變壓器初級(jí)繞組上的相電壓通過(guò)對(duì)屏蔽層的分布電容，使漏電電流直接流入地，而不再流入放大器、測(cè)量電路和信號(hào)源中產(chǎn)生干擾。為防止電源變壓器引入干擾，采用三層屏蔽結(jié)構(gòu)即電源變壓器初級(jí)屏蔽層直接與表殼接地，供電裝置的次級(jí)繞組與所有屏蔽層相接，放大器電源的次級(jí)繞組屏蔽層與放大器地處于等電位狀態(tài)。由電源引起的脈沖狀干擾，對(duì)數(shù)字電路有較大影響，應(yīng)在電源線路上加裝高頻濾波器，濾波器應(yīng)裝在輸入和輸出引線都經(jīng)過(guò)穿心電容進(jìn)行濾波的鐵制屏蔽盒內(nèi)。

　　(3)儀表采用雙層屏蔽浮地保護(hù)技術(shù)：為提高儀器儀表抗共模干擾能力，在放大器輸入部分浮地的同時(shí)，儀器儀表采用雙層屏蔽浮地保護(hù)。除利用表殼作一層屏蔽外，在儀器儀表內(nèi)再用一個(gè)內(nèi)屏蔽罩將放大器輸入部分屏蔽起來(lái)。在兩屏蔽層之間、在放大器輸入部分和內(nèi)屏蔽層之間都不作電氣上的連接。內(nèi)屏蔽層不要與儀器儀表外殼相接，而應(yīng)單獨(dú)引出一根線作為保護(hù)屏蔽端與信號(hào)線的屏蔽層相連接，從而使保護(hù)屏蔽延伸到信號(hào)線全長(zhǎng)，而信號(hào)線的屏蔽在信號(hào)源處一點(diǎn)接地，這樣使儀器儀表的輸入保護(hù)屏蔽及信號(hào)屏蔽對(duì)信號(hào)源穩(wěn)定起來(lái)，處于等電位狀態(tài)。所以，屏蔽能用來(lái)降低耦合到導(dǎo)線上的共模電壓。

　　(4)應(yīng)用平衡電路：一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度取決于信號(hào)源、信號(hào)引線、負(fù)載的平衡以及其它雜散分布參數(shù)的平衡。為提高儀器儀表抗共模干擾能力，采用平衡措施使兩線路上所轉(zhuǎn)換的電壓相等，以此來(lái)降低耦合到負(fù)載上的該部分共模電壓。

2、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(cè)信號(hào)上的干擾電壓)

　　串模干擾可能產(chǎn)生在信號(hào)源，也很可能是從引線上感應(yīng)或接收而來(lái)。由于串模干擾與被測(cè)信號(hào)所處地位相同，所以一旦產(chǎn)生了串模干擾之后，它的有害作用往往不大容易消除，所以應(yīng)該首先防止它的產(chǎn)生。

　　(1)信號(hào)線的絞扭：對(duì)于電磁感應(yīng)來(lái)說(shuō)，盡量將導(dǎo)線遠(yuǎn)離強(qiáng)電設(shè)備及動(dòng)力網(wǎng)，調(diào)整走線方向及減小導(dǎo)線回路面積都是必要的，僅調(diào)整走線方向及兩信號(hào)線以短的節(jié)距絞合，干擾電壓就能降為原有的1/10~1/100;對(duì)于靜電感應(yīng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)把兩信號(hào)線采用雙絞合的形式絞扭且使兩根信號(hào)線到干擾源的距離大致相等時(shí)(常把導(dǎo)線絞成為直徑20倍的節(jié)距)，就能使信號(hào)回路所包圍的面積大為減小，使電場(chǎng)通過(guò)在兩信號(hào)線上的感應(yīng)耦合進(jìn)入回路的串模干擾電位差大為減少。

　　(2)屏蔽：為了進(jìn)一步防止電場(chǎng)的干擾，可把信號(hào)線用金屬網(wǎng)(或金屬皮)包起來(lái)，再在外面包上一層絕緣物或信號(hào)線直接采用屏蔽電纜，屏蔽層接地。因非磁性屏蔽層對(duì)50赫茲的磁場(chǎng)無(wú)效果，必要時(shí)可把信號(hào)線穿入鐵管中，使信號(hào)導(dǎo)線得到磁屏蔽。而在靜電屏蔽后，能使感應(yīng)電勢(shì)減小到原有的1/100~1 /1000。

　　(3)濾波：對(duì)變化速度很慢的直流信號(hào)，在儀器儀表輸入端加入濾波電路，以使混雜于有效信號(hào)的干擾衰減到最小。常在輸入級(jí)前加二至三級(jí)R-C濾波電路，而以采用內(nèi)阻較低的雙T型濾波器效果更好。

　　(4)對(duì)消：雙積分型和脈沖調(diào)寬型等數(shù)字儀表，對(duì)輸入信號(hào)的平均值而不是瞬時(shí)值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，能把一些串模干擾平均掉。

　　(5)盡量使信號(hào)線與電源線分開(kāi)敷設(shè)。合理布線，在允許的條件下將導(dǎo)線的電流流向作反方向處理，以減弱相互產(chǎn)生的磁場(chǎng)的干擾;不允許把信號(hào)線與動(dòng)力線平行敷設(shè)在一起，亦不應(yīng)由同一穿線孔洞進(jìn)入儀器儀表內(nèi)。低電平信號(hào)線應(yīng)以盡量短的不絞扭線接至信號(hào)端子的相鄰位置上，以減少感應(yīng)干擾的面積，絕對(duì)禁止電源線、信號(hào)線用同一根電纜。高電平和低電平線也不要用同一接線插件。在不得已時(shí)，把高電平和低電平線分開(kāi)放在接插件旁邊，中間隔以地線端子和備用端子。