工业超声波检测系统电磁干扰分析与防护措施研究

高兰玲

摘 要：随着社会经济的迅猛发展，我国的工业化进程逐步加快，大规模工业工程开始兴起，超声波检测作为测试和检验的主要手段，对工业的发展起到非常重要的作用。然而据现场勘察发现，在工业超声波检测系统运行过程中，最常遇到的问题就是系统电磁的干扰现象，严重的时候甚至会降低检测的准确性，产生较大的噪音污染，如何消除电磁干扰，保证信号的强度就成为了工业施工需要解决的重点。

关键词：工业；超声波检测系统；电磁干扰；防护措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.048

工业无损检测伴随工业进程的发展快速普及，与以往的检测方法不同，无损检验能源消耗少，精确度高，且具有无辐射的特点，成为了很多工业企业改革创新好设备升级的新方向。

1 工业超声波检测系统的概述

我们生活中常见的超声波检测设备是便携式的设施，而工业生产企业使用的多为大型设备，它也是本文研究的方向。作为一项较为复杂的系统，超声波检测系统除了有一个核心的超声子系统外，还需要电控、机械等的结合应用，实现注主设备与辅设备的连接，才能完成自动检测的目标。

其中的核心部分超声子系统可以划分为多个不同的设备，包括信号摄取部分、转换器、显示传输设备以及控制设备等等，我们所说的造成干扰的电磁系统就是超声子核心部件，它所产生的最大干扰来源即为系统内部和外部的电控装置和电路。因此，作为一项大型设备，控制好电磁干扰，降低危害是复杂的任务。

2 电磁干扰对工业超声波检测系统产生的巨大影响

（1）电磁干扰简介。电磁干扰又可以简称为EMI，它是造成设备、传输信号和系统性能下降的主要原因，按照不同的干扰源来划分，电磁干扰包括不同的类型，分类标准可以按传播渠道、性能、频谱来区分。在工业生产环境下，超声波检测系统中出现的主要干扰最常见的来自于变压器、电弧焊接、可控硅整流以及电火花等造成的辐射性干扰，同时计算机检测也是引发干扰的原因。

（2）电磁干扰对超声波检测造成的危害。大多数情况下，电磁干扰的发生都不是简单的过程，而是处于工业环境背景下多个设备或器件之间的传递，它涉及多种耦合性途径，并在多次反复交叉耦合中共同引起问题。所以，在分析电磁干扰原因的时候，要抑制和排除存在的干扰。从干扰危害上探讨，由于超声波仪器可以加大频率的普及范围，噪声能够通过探头线进入检测仪器，并作用于信号的传输之中，必然会减弱信噪比，甚至会淹没信息来源渠道，引起检测误判问题。下图即为基于VIS系统处于同一位置的时候做出的探头检验，从高低电磁干扰的缺陷中用对比的方式对信号进行检测，从中可以直观地看到处于电磁干扰下的缺陷回波信号遭到了严重的影响，存在终端和无法辨别的问题。

3 工业超声波检测系统电磁波干扰的防护措施

针对工业超声波检测系统受到的电磁波的巨大干扰，以及所发生的各类问题，在工业检测过程中必须做好防护措施，从多个角度出发降低干扰源所产生的危害。

（1）系统设计集成阶段防干扰的措施。其一，探头及探头线。探头制作工艺，尤其晶片及相关阻尼材料的选择都对降低机械品质因素，减少盲区，提高分辨率和抗干扰性方面有着重要的影响。

其二，超声信号处理电路。尽量采用模块化总线结构的设计，元器件选型及布局，接地线路及接地点的设计都要充分考虑并经过一定的试验来减少电磁干扰，提高抗干扰性能。

（2）安装阶段抗干扰措施。系统调试是检测系统精准运行的主要环节，对降低干扰具有重要的影响。对此，要合理设计布局，了解超声系统设备的安装位置，根据图纸做出必要的抗干扰防护。在调试完成后，还要及时进行检测和复查，确保仪器做好接地处理。

（3）专业调试抗干扰。超声信号线布线时，必须要走单独的金属电缆桥架；保证整个系统可靠接地；连接到变频器的任何电子控制设备都要与其共地，共地时也应使用短和粗的导线，同时电机电缆的地线应直接接地或连接到变频器的接地端子上；所有屏蔽电缆的屏蔽层都要可靠接地；超声信号线需要时应加封闭磁环，并缠绕3圈以上；合理的布线策略，即强弱电分层，独立走线，以减少线间的耦合；尽量避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线；控制电缆和电源电缆交叉时，应尽可能使它们按直角交叉，同时必须用合适的线夹将电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定到安装板上。

4 结束语

工业生产在国家整个行业链条中具有重要的地位，对于超声波检测系统电磁干扰的影响，必须从工业系统的设计、集成和安装中分析引发干扰的原因，然后列举出防护的科学方法，正确调试电磁干扰，设计科学的检测手段。最后，针对核心干扰问题，要从接地设置中独立走线，减少线间的耦合，从而做好检测工作，促进工业行业的发展。

参考文献：

[1]孙守红.光电系统中瞬变电磁干扰的分析与防护技术研究[D].中国科学院研究生院（长春光學精密机械与物理研究所），2015.

[2]魏鹏，周昌智.工业超声波检测系统中电磁干扰的分析及防护措施[J].无损检测，2014（08）：76-78+84.

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