针对温度仪表测量的抗干扰措施研究

黄信凯

东华计量测试研究院 江西南昌 330029

信号干扰会影响温度仪表的测量结果，测量数据不准确会给产品质量和生产安全带来不良后果。因此，用户应在日常工作中分析干扰信号的原因，并采取相应措施，确保数据的准确性和可靠性。

1 干扰来源

1.1 交流干扰信号的来源

（1）线间（横向）干扰的来源主要有。①电磁感应是线间（横向）干扰的主要来源。设备或导热附近有大型电力变压器和交流电机，力场周围有剧烈变化的磁场。当电线进入磁场切割装置的输入电路时，检测到布线，产生过电压。②高温漏电影响。高温下，砖、热电偶保护管和绝缘材料的绝缘性能迅速下降，从而将散热器的加热功率释放到极点，从而导致热电与地球之间出现干扰电压，这是接地的主要原因[1]。③高压电场干扰。当热电偶的补偿线平行敷设在高压线附近时，在高压电场的作用下，补偿线与地之间的分布电容会引入干扰电压。④高频干扰。当具有电容电压或电感电压的电路断开或闭合时，触头之间的无线电火灾会产生高频无线电波，干扰设备。

（2）对地（纵向）干扰的来源主要有：①地电流。热电偶测量电路附近有大功率电气设备。当这些设备绝缘不好时，就会产生接地电流。当热电偶测量电路有两个接地点时，例如补偿线的一端接地，热电偶测量端与金属保护管相连成为第二个接地点，由于对地电位不同，会产生漏电流，带来干扰。②漏电流。绝缘面漏电可能发生在耐火材料的阻力随温度升高而减小，甚至在高温下降低到较低的值时。电流从加热器通过耐火材料流入热电偶，然后流入热电泵的热端，最后流入仪表。如果设备接线端子上的导热器接地，则蠕变电流将从互连电缆流向地面，电流将通过互连电缆。由于热电偶和仪表之间的连接线路通常连接到由不同材料和不同电阻值组成的补偿线路，因此蠕变电流引起的压降不相等，从而导致干扰信号影响仪表的运行[2]。

1.2 直流干扰的来源

①附加热电势。在热、直测量回路中，热电偶和显示设备通常使用不同材质的金属线和平衡线连接到回路，在不同的连接温度下，会产生额外的热能，导致测量误差。②化学电势。热平衡线容易受到化学趋势的腐蚀，导致测量偏差。③干扰电压。当导热器接触直流电源时，蠕变电流通过测量电路产生过电压。

2 干扰信号对温度仪表的影响

温度计的热应力通常是温度传感器的工作信号，根据信号大小显示相应的温度值。但是如果由于磁场、漏电流或者其他因素的影响，在放大器的输入端出现了一个附加信号，放大器也会以同样的方式放大，这个信号不是我们需要的工作信号，就是干扰信号。干扰可能对仪器产生以下影响：误差值增加指标；不稳定；灵敏度较低，不灵敏区增大；指针（指针式仪表）运行迟钝，总行程增加；带有电动辅助设备的仪表由于指针在靠近高点的地方摆动而连续摆动。

3 干扰信号的分类

使用温度仪表时，有许多因素可能导致碰撞。碰撞的入口点不同，但可以分为两类： 串行和模态碰撞。

3.1 串模干扰

指当两条信号线用作回路时，由源或内部设备连接的外部偏转生成的偏转信号。一般情况下，串联方式干扰的电压在几毫伏到几十毫伏的范围内，大功率变压器、交流电机、大电流导体等周围有强交变磁场。如果补偿导线经过它们附近，就会受到这些交变磁场的影响，从而在输入电路中感应出交变电动势，形成串联模式干扰。

3.2 共模干扰

指设备输入端（正或负）与显示偏转标识的地面之间的交流信号。通常情况下，合并的分流安置在几十年到几十年的范围内。温度是用铝或瓷罩的热和热电偶测量的，瓷砖、热电偶和热电偶的绝缘性能在高温下下降，甚至部分绝缘成为导电导体，从而导致热电偶和地球之间由于温度下降而产生共同的干扰电压[3]。

4 抗信号干扰措施

为了解决这些影响，必须采取两项措施：消除或尽量减少干扰的根源，提高设备的抗逆性，使其能够在严重干扰下运行。

4.1 分清干扰现象本质

区分扰动特性时，了解各种测试设备在电磁环境下工作是很重要的。改善温度测量的第一步是区分扰动。在这个过程中，电磁环境往往是由大量不同干扰特性的来源产生的，影响这一过程的因素很多，为了更好地控制电磁干扰，在识别各种干扰的同时，需要采取适当的防护措施；第二，必须对电磁环境进行分析，以避免电磁干扰。

4.2 做好干扰源分析

在源代码分析中，请注意，现场测量温度传感器的干扰因素非常复杂，可能具有不同类型的干扰。温度升高的关键是源的偏转。分析干扰源时，需要消除或减少各种干扰对电子测量仪器的影响；第二，应在干涉检查过程中采取适当措施消除干扰，以使仪器正常工作并最大限度地提高性能。当测量结果异常时，需要检查是否存在电磁干扰并找到干扰源，这样可以提高干扰源分析的准确性和可靠性。

4.3 提升仪表抗干扰能力

抗干扰性提高了科学设施中可用仪器的抗干扰性。在提高仪器复原力的同时，必须加强仪器内外的关系，以便有效地尽量减少外部环境对仪器本身的不利影响。

4.4 做好仪表安装工作

在设置测量装置时，应阻塞热电负载平衡线，温度的改善需要仪器科学和安全。安装仪器时，应尽可能将管道安装在没有磁场的地方，必须将平衡和导热性插入到地铁管道中。在这个过程中，应该尽可能地避免与电源线并行，也不能连接电源线。

4.5 采用三线制热电偶

热电偶假人的工作端（热端）设有金属接地连接器，干扰模块的电压短路。由于接地导体阻力小，热端和终结器几乎相同。这对消除社区干扰有很好的影响。所添加的金属应由耐高温材料制成，不会对热能造成不利影响。此方法通常用于阳极氧化铝外壳的白金热电子产品。

4.6 等电位屏蔽

电容和漏电距离分布在测量系统导体及其屏蔽之间，电容器和漏电距离分布在输入变压器及其屏蔽层之间。如果屏蔽层接地，则屏蔽层将成为漏电距离路径，漏电距离电流是由测量桥或输入变压器引起的，如图所示。为了避免这种漏电距离，屏蔽层可以连接到热电输入的负极或正极，而不能连接到接地端，这样屏蔽层就等于测量系统的电，两者之间没有电差异。

5 结语

温度计在现场测量温度时，干扰有时很复杂，同时可能有多种干扰。此时，首先要分析干扰源，并采取适当的措施尽可能消除这些干扰，使仪器能够正常工作，充分发挥其性能。