模拟传感器的抗干扰措施分析

李伟芝 杨 宁 夏晓峰

（中原油田钻井工程技术研究院仪表所，河南 濮阳 457001）

模拟传染器在当今的各个领域得到了广泛的应用，随着科学技术的创新，传统的测量精度已经不能够满足人们的现实要求，因而，模拟传染器的抗干扰能力必须快速提高。所以，为了模拟传染器的应用达到最佳的状态，我们必须搞清楚模拟传染器的干扰源和干扰方式，提出降低干扰，甚至消除干扰的有效措施。

一、模拟传染器的干扰源

模拟传染器的干扰源有许多，主要包括静电感应、电磁感应、漏电流感应、和射频干扰，同时模拟传染器还受到机械干扰、热干扰和化学干扰等次要干扰源的干扰。

二、模拟传染器的干扰种类

模拟传染器的干扰种类包括常规干扰、共模干扰、长时干扰和意外的瞬时干扰。干扰又可粗略地分为局部产生、子系统内部的耦合和外部产生。

三、模拟传染器的干扰现象

在模拟传染器的应用中，通常会遇到的干扰现象主要有：电机无规则地转动；信号等于零时，数字显示表数值乱跳；传感器工作时，输出值与实际参数所对应的信号值不吻合；与交流伺服系统共用同一个电源的设备工作不正常等。

四、模拟传染器的抗干扰措施

干扰进入模拟传感器的定位控制系统主要有两种渠道，一个是供电系统的干扰；一个是信号传输通道的干扰。

（一）供电系统的抗干扰设计

供电系统的干扰主要是指电网尖峰脉冲干扰，为了抑制尖峰干扰，我们通常采用的是硬件与软件相互结合的办法。

1、运用硬件线路抑制尖峰干扰，最常用的办法有三种：一、为了减轻其破坏性，通常可以在仪器交流电源的输入端，安装干扰控制器，将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上，但这种干扰控制器必须是按照频谱均衡的原理设计的；二、在仪器交流的电源输入端，安装一个超级隔离变压器，运用磁铁共振原理来抑制尖峰脉冲；三、在仪器交流电源的输入端，并联安装压敏电阻，当尖峰脉冲到来时，电阻值减小，这样就降低了仪器从电源分得的电压，进而减弱了干扰的程度。

2、抑制尖峰脉冲也可以采用软件方法。尖峰脉冲干扰通常具有周期性，针对这种特性，工作人员可以通过编程来进行时间过滤，这样也能够有效地减弱、甚至消除干扰。

3、硬、软件结合的技术也能够有效抑制尖峰脉冲造成的影响。硬、软件相结合的技术通常也被称为“看门狗（watchdog）”技术。在定时器定时到之前，CPU访问一次定时器，使得定时器重新计时，当正常的程序运行时，定时器是不会产生溢出脉冲的，“看门狗”也就不会起到什么重要的作用；但是当尖峰干扰出了问题时，CPU则不能够定时的访问定时器，这时定时信号就会出现，导致系统复位中断，从而保证了智能仪器能够回到正常的程序。

除了上述的三种模拟传染器供电系统抗干扰措施以外，通常还有其他的措施抑制尖峰脉冲干扰。譬如：实行电源分组供电；采用隔离变压器；采用高抗干扰性的电源；采用噪声滤波器等。这些抗干扰措施都能够有效地抑制尖峰脉冲，保证模拟传染器的正常使用。

（二）信号传输通道的抗干扰设计

1、光电耦合隔离是减弱光电传输通道干扰的有效措施。在长距离的传输过程中，采用光电耦合器可以切断控制系统与输入通道、输出通道之间的联系。光电耦合能都抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰，提高信号传输过程中的信噪比。干扰噪声电压幅度大，能量小，只能形成很微弱的电流，而光电耦合器输出的电流通常在10mA到15mA之间。因此，即使干扰的幅度很大，也会因为不能提供足够的电流而被抑制掉。

2、采用双绞屏蔽线长线传输能够有效减弱信号传输通道的干扰。信号在传输的过程中往往会受到各种各样的干扰因素的干扰，比如电场、磁场、低阻抗等。接地屏蔽线的使用可以大大减小电场的干扰。双绞线虽然频带较差，但是波阻抗高，抗共模噪声的能力强，采用双绞线传输信号可以使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消掉，从而保证了信号的长距离传输的质量。

（三）消除局部产生的误差

信号路径中所用的材料是非常重要的，尤其是在低电平测量中，这些材料在简单的电路中遇到的焊锡、导线以及接线柱等都很有可能产生实际的热电势。两个不同厂家生产的不同标准导线的接点每度可能产生0.2mV的温漂，这相当于高精度低漂移的运放管的温漂，是斩波放大器的两倍。采用插座开关、接插件、继电器等形式会产生电阻、热电势，甚至是二者兼得，导致低电平分辨力的不稳定，它比直接连接系统的精度低，噪声高。所以，要想减少故障、提高精度，就必须在低电平放大中尽可能地不使用开关、接插件等设备。

（四）接地问题处理措施

在低电平放大电路中，合理“接地”是减少噪声干扰的重要措施，单电源供给多个传染器、仪表时，要尽量减少接地电阻引进的干扰。在电源系统中，根据需要进行判断性实验，确定地线接法，得到最佳的解决方案。

（五）软件滤波

软件滤波是智能传染器、仪器仪表特有的功能。用先进的软件对各种干扰信号滤波。一个数字滤波程序能为多个输入通道共同使用。软件滤波常用的方法有平均值滤波、中值滤波、限幅滤波和惯性滤波。

（六）其他的抗干扰措施

除了以上叙述的五项抗干扰措施以外，还有一些其他的措施，譬如，稳压措施，抑制共模干扰措施，软件补偿措施等。目前，常用的稳压电源有两种，即有集成稳压芯片提供的串联调整电源和DC-DC稳压电源，这两种电源能够有效地防止电网电压波动干扰仪器的正常工作。

总结：

模拟传染器的抗干扰问题是一个极为复杂、实践性很强的问题。随着科学技术的发展，模拟传染器的广泛应用，干扰源越来越多，工作人员不仅需要预先采取有效的抗干扰措施，而且在调试的过程中，要根据干扰现象，不断改进传染器的电路原理、具体布线和电源的抗干扰动能力，不断研究探索，在实践中使抗干扰技术取得进步与发展，使模拟传染器的可靠性和稳定性得到提高。

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