测控仪器中抗干扰技术及应用策略探究

李广中

摘 要：随着科技的发展，人类科技的探索步伐也逐渐的深入，由原来的陆地探索，到后来的海洋探索、太空探索，再到目前的地壳探索、微生物探索。探索的内容也由原来的单一变得越来越广泛，然而在探索的过程中使用的测控仪器设备却受到了科技的限制，在各种的干扰下，无法准确的测量出相应的参数，给科技工作的开展带来了难度。我国自上世纪以来就重视仪器设备的研发与创造，缩小了与发达国家在这方面之间的差距。本文就如何使用抗干扰技术保证测控仪器设备的正常使用展开讨论。

关键词：测控仪器；抗干扰技术；策略研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.031

近年来，随着科技的发展，抗干扰技术发展越来越成熟，并且应用的范围也越来越广，在一定程度上推动了经济的发展和维护了地区的稳定发展。测控仪器的抗干扰是一项比较复杂的工作，他们的抗干扰性能没有固定的模板，所以每一件测控仪器的抗干扰性能的实现都是一个反复试验的过程，并且自由度大，基本上都是要具体问题具体分析。本文从实践的角度出发，从技术层面对测控仪器的抗干扰技术应用进行讲解和说明。

1 常见的干扰源以及对系统的干扰

在实际工作中，测控仪器设备接收到的不仅只是有用的信号，其中还会掺杂着一些与被测信号无关的电流、电压的存在，对于这种没有价值或者没有用处的电流或者电压统称之为“干扰”，也叫噪音。对于测量的结果来说，如果这些干扰没有得到很好的处理，就会使得测量的结果与真实情况大相径庭。更有甚者，如果干扰的强度过于强大，那么干扰就会导致设备无法正常使用或者直接毁坏。根据大量的时间数据可以看出，抗干扰性能够对于任何一个电子设备来说都是一项重要的参数，所以DCS、现场总线技术在实际的需求下迅猛给发展，能够将目前工作中存在的大部分干扰进行排除。

2 接地抗干扰

在测控仪器使用的过程中，一些因素往往会干扰测控仪器的使用，为了排除这些干扰因素的干扰作用，往往在连接测控仪器的时候要进行接地。对于一些大型的且具有统一型号电路的测控设备，为了减少接地的工作量，可以统一进行的接地操作处理。这里说的接地就是利用一个低电阻的导线将一个等电位点或者等电位面连接起来，构成一个基准电位，接地的测控仪器设备既能够防止受到磁场或者电位差的影响，也可以实现最大程度的保证数据的真实有效性。但是不能偶忽略的是，我们为了减少干扰的而引入的地线也是一条重要的干扰通道，所以也应该加以注意。在一个十分复杂而又规模巨大的测控系统中，测控仪器的类型根据实际需要往往具有多种，即既有高频信号，也有低频信号；既有强电电路，也有弱电电路；既有使用开关进行控制的设备，也有敏感度很高的弱电信号装置。所以这些由于信号不同，所以往往不能够使用同一种地线，一般分为信号地线、信号源地线、伏在地线等等。由于信号电路的不用，所以直接决定着接地形式的不通，下面就从串联单点接地、并联单点接地以及多点接地的家督进行分析。

2.1 串联方式的测控仪器接地抗干扰（也成为串联单点接地）

公共的地线上是存在着一定的电阻的，这些电阻往往会阻碍测控仪器的使用，下面就用图形的方式对串联方式下测控仪器的抗干性能在受到电阻作用时候的影响进行说明。

如上图（1）所示每一件测控仪器都是在电流或者电阻的影响下进行工作的，由于这些电阻的阻值较小，所以一般的情况下没有被人们所注意，但是他们的微笑营销却给测控仪器的精确度带来了消极影响。从电阻耦合的角度来看，这种接地干扰技术并不是十分优越的。

2.2 并联方式的测控仪器接地抗干扰

如下图所示，较之串联相比，电阻对以并联方式的连接的测控仪器的影响最小，主要原因在于以并联方式连接的测控设备都有自己的运行线路，不会受到其他电路电阻的影响，至于其本身的电阻电流有关。所以用并联的方式进行连接对于测控仪器来说能够有效的减少电阻的不利影响，特别是对于低频电路来说。

2.3 多点接地

但是并不是所有的电路都是低频电路，也就是说并联单点接地的方法还是会受到局限性的。对于高频电路，如下图所示

地线系统的构造是用导线将机壳或者机壳表面上的扁粗金属导体进行连接，在一般情况下，也可以用导电条进行连接成网。但是由于这也侧空气都会受到电路地电位的影响，所以为了消除这种影响，就需要将这些地线尽可能的缩短，减少他的电阻。上面说的两种情况都是单点接地系统，多点接地系统相对于单点接地系统来说构造更为简单，而且可以将接地线改短，减少高频驻波。总而言之，多点接地只适用于高频电路，对于低频电路莱说，测控设备的精度就会受到严重的影响。

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3 屏蔽抗干扰技术

从字面的含义来看，屏蔽指的是遮蔽或者阻挡的意思。当然其实际含义还要联系实际情况，进行具体的分析。例如宇航员在外太空进行科技作业的时候，使用的东西往往带有“屏蔽”的字眼，如屏蔽膜、屏蔽服等，这里的屏蔽就与上面的意思有所不同，带有隔离的意思，指的是这些东西能够防止某些东西对人体造成伤害。在测控设备上，屏蔽的意思与“隔离”的意思大同小异，根据金属隔离的原理，对于空间的电场、磁场或者电磁耦合的部门隔离开来，这种隔离的对象可以是完全相反的两部分，也就是说可以是干扰源，也可以是容易被干扰源干扰的测控设备。隔离干扰源就能够阻止他对外进行干扰，将他禁锢在一定的框架里，隔离测控仪器设备是为了保护设备受到干扰源的干扰。

3.1 电场屏蔽

干扰源产生的干扰形式有很多，一般有电流干扰，电阻干扰以及电压干扰等，当干扰的形式是电压干扰的时候，干扰源和测控仪器就会在电压的作用下产生容性电场耦合。对于这种情况而言，电场屏蔽方法是最有效果的一种方法。

3.2 屏蔽连接

需要屏蔽的测控设备虽然已经接地，从理论上说测控精度应该是十分精确的，但是在实际工作中，却往往出现实际测控精度与理论不符的情况，对于这种问题而言，主要是接地屏蔽设备出现电荷泄露，导致大量的电流流经设备，在设备的上形成涡流电磁场，这个电磁场就会对设备的测量精度造成干扰。如果测控仪器本身与仪器的信号源存在着一定的物理位移，这样就可以用一根电缆将其连接起来，构成一个完整的电屏蔽。

4 结语

对着科学技术的发展，对测控精度的要求越来越高，传统的测量工具已经不再满足科技发展的需要，但是在当新的测控设备诞生的时候，发现干扰在一定程度上会影响测控的精度，而且如果设备长期在干扰的状况下运行，不仅科技人员无法对其正常的使用，而且还有折损它本身的使用寿命。干扰的类型有很多，对于仪器本身的内部干扰来说，由于物理距离较近，可以采用正确接地的方法。此外，当屏蔽的对象是线路还有电缆的时候，可以使用合理布线或者滤波的方法。最为重要的是，各种抗干扰的方法都有自己的使用范围，即独特的抗干扰作用，所以要想增加抗干扰的强度，可以将多种方法进行结合使用。

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