文档介绍：化工过程仪表及控制系统简介(6)第六讲仪表应用中抗干扰措施1、有关干扰的概念所谓噪声,就是指对有用信号以外的所有电子信号的总称。当噪声电压大到足够大时,足以在接收中造成骚扰,便称作为干扰。噪声是一种电子信号,而干扰是指某种效应,是由于噪声对电路造成的一种不良反应。所以电路中存在着噪声,但不一定形成干扰。来自于外部的干扰称外部干扰,外部干扰又有横向干扰和纵向干扰:横向干扰——由于各种原因,在仪表的输入端之间出现交流干扰信号eh,又称串摸干扰,这种干扰电压通常有几毫伏到几十毫伏。纵向干扰——出现在仪表输入端正极或负极对地之间的交流干扰信号es,又称共模干扰。、干扰源的传布途径目前,在自控工程界,无论是模拟信号或数字信号,也无论是(0-5)V、(4-20)mA的大信号或mV级的热电偶小信号,乃至电源电缆均采用带屏蔽的双绞电缆。再则,许多行业规范都规定:不同种类的信号,不应共用一根电缆;信号电缆宜穿金属保护管或敷设在带盖的金属汇线桥架内;当信号电缆与电力电缆交叉敷设时,宜成直角;与电力电缆平行敷设时,两者之间的最小距离应符合一定的要求。诸如此类的规定,目的就是抑制噪声。一个噪声问题,它包括噪声源、,处理控制系统的抗干扰问题首先要定义如下的三个问题:11)产生噪声的根源是什么?2)噪声的传播路径有哪些?3)哪些是噪声的感受体?找出了一个噪声系统的三要素,就可以提出处理噪声的实施途径:1)尽量将客观存在的噪声源的强度在发生处进行抑制;2)将噪声在传播的路径上给予很大的衰减,即减少传播路径上的噪声传输量;3)降低感受体对噪声的反应,即提高控制系统的抗干扰能力。其中抑制噪声源强度是最有效的,但许多噪声源往往又是不可控的,如雷击、无线电天线发射等。控制系统的抗干扰能力往往是系统本身的性能,一旦系统选定,也就不能随意改变了。对自动化工程来讲,最重要的是噪声在传播的路径上予以衰减,所以就要求在布线、接地、屏蔽、控制室设计、信号的处理和隔离、供源等多方面采取措施。从物理概念上说,噪声干扰的传播途经大致有:、各种干扰来源分析及克服干扰的措施1)电感性耦合(电磁感应,磁场耦合):主要是雷电对仪表信号线的感应影响。另外动力电缆与信号电缆并行敷设时,其感应的影响也是大的,至于大功率变压器、交流电机、大电流导线等的交变磁场通过空间传布,由于干扰源距离较大,它们的影响是不大的,电感性耦合产生横向干扰,对仪表测量的影响较大。:从物理学可知,线圈切割磁力线会感应出电动势。反之,线圈不动,周围的磁力线发生变化,也同样会在线圈两端感应出电动势。所以一根导线,当流过它的电流大小发生变化,在其周围就会产生出变化的磁场。若在这个交变的磁场中有另一个电路回路,就会在回路中感应出电动势。这两部分通过磁力线形成的耦合,其程度可用互感M来表示。UN图4电感性耦合的原理图2图4是两个回路间的电感性耦合的原理图。噪声源电压为Ui,Ui在导体Z1回路上产生的电流为I,则在Z2回路上产生的感应电压为:由上式可见,电感性耦合的噪声大小正比于:;。一般而言,噪声源回路的电流I变化率是不可控的,有效的方法是如何减小互感M。减小互感M的方法有:,包括回路之间的相对位置,减小磁场强度。另外两个回路的平面相互垂直比平行其耦合要小;,使穿过环路的磁通量减少;回路之间的相对位置与耦合程度关系的例子:(例子1)图5和图6是回路之间的相对位置与耦合程度关系的两个对比例子,由图可知,图九中二个回路是平行、分离的,图十中是干扰回路包围了信号回路,图10的情况比图9更恶劣。UabI5A10A15AUab40mV85mV130mV图5干扰回路与信号回路是并行和分离的,干扰较小,UabI5A10A15AUab100mV190mV280mV图6干扰回路包围了信号回路,干扰较大(例子2):如某信号线与电压为220VAC、负荷为10kVA输电线的距离为1米,并平行走线10米,µH,则信号线上感应的干扰电压为UN=2••50••10000/220=:当信号电压为1-5V的信号,%的误差。II)抗干扰措施::,可以对作为干扰源的动力电源导线采取屏蔽措施,以减小电磁场对外的辐射能量。3b.