浅谈自动化检测系统中的抗干扰措施
来源:用户上传
作者:
摘 要：随着自动化水平的提高，传感器的应用越来越多，但在应用中的各种干扰问题是应用中的一个难题，它会影响整个系统的控制精度和准确性，因此在自动化检测系统中应用各种抗干扰措旌以提高系统的稳定性和准确性就必不可少。以下就自动化检测系统中的抗干扰措施做了一些分析。
关键词：传感器；抗干扰；措施
中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）029(C)-0087-01
国家标准GB7665―87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。随着现代科学技术的发展，自动化水平的不断提高，在工业、农业生产、交通运输、航天、航空等各领域丈量使用了各种类型的传感器和自动检测技术来监控生产过程、控制生产过程中的各个环节。除了传感器本身的性能指标外，生产现场中存在的各种干扰问题也会使自动检测系统发生一些故障、误动作，甚至造成计算机的死机和系统的严重故障。这些干扰如有些生产现场大能耗设备多，特别是大功率感性负载的启、停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰，供电电压的波动，各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号线间的干扰，空间各种电磁、气象条件、雷电其至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作。为了保证自动检测系统的正常工作，必须采用相应的措施，将各种干扰消除或抑制干扰，使系统正常工作。
一、传感器的分类
可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
二、传感器的抗干扰措施
1、静电屏蔽
静电屏蔽就是用铜或铝等导电性能良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反过来，内部电路产生的电力线也无法外逸去影响外电路。静电屏蔽不但能够防止静电干扰，也一样能防止交变电场的干扰，所以许多仪器的外壳用导电材料制作并且接地。现在虽然有越来越多的仪器用工程塑料制作外壳，但当你打开外壳时，仍然会看到在机壳的内壁上粘贴有一层接地的金属薄膜，它起到与金属外壳一样的静电屏蔽作用。
2、低频磁屏蔽
低频磁屏蔽就是用来隔离低频磁场和固定磁场耦合干扰的有效措施。任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场，客观存在磁场，它们可能对检测仪器的信号线或者仪器造成磁场耦合干扰。为了防止磁场耦合干扰，必须采用高导磁材科作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。例如，仪器的铁皮外壳就起到低频磁屏蔽的作用。若进一步将外壳接地，以同时起静电屏蔽的作用。
3、电磁屏蔽
电磁屏蔽也是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象不是电场，而是高频磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流。从而消耗了高频干扰的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁场，根据楞次定律，其方向恰好与干扰源的方向相反，以抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。由于无线电广播的本质是电磁波。所以电磁屏蔽也能吸收掉它们的能量，这就是我们在汽车里收不到电台，而必须将收音机的天线拉出车外的原因。若将电磁屏蔽层接地，它可同时兼有静电屏蔽作用，对电磁波的屏蔽效果就更好。通常作为传输线使用的铜质网状屏蔽电缆接地时就能同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。
4、光电隔离
光电耦合器是一种电光电耦合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，但是输入、输出之间从电气上看却是绝缘的。保证了输入回路和输出回路的电气隔离。光电耦合器的主要特点是：输入、输出同路绝缘电阻高、耐压超过1KV；因为光的传输是单向的，所以输出信号不会反馈和影响输入端；输入、输出回路在电气上是完全隔离的。能很好的解决不同电位、不同逻辑电路之间的隔离和传输矛盾。
结束语：干扰是一个比较复杂的技术问题，要针对不同的技术要求，不同的工作环境，干扰源的种类。干扰的途径等具体情况，在设计过程中充分考虑，采用与之相适应的各种抗干扰措施，使系统可靠正常的工作。
作者单位：重庆市南川区大兴煤炭有限责任公司
作者简介：刘进波，男，专科，技术员，就职于重庆市南川区大兴煤炭有限责任公司。
参考文献：
[1]赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002.
[2]沈聿农.传感器及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-939771.htm
