影響儀器儀表輸出外界感應幹擾主要有幾種

我們在調試儀器儀表的時候，有時會碰到這種情況：儀器儀表出廠的時候明明好好的，一到現場就沒有信號輸出，或者產生無序的信號。通過以上概述，我們了解儀器儀表的幹擾來源主要有兩種途徑：一是由電路感應產生幹擾;二是由外圍設備以及通信線路的感應引入幹擾。我們得仔細分析外界幹擾的來源，信號傳輸線路以及敏感程度，做好接地處理和儀器儀表信號線屏蔽措施，有可能的話遠離幹擾源。我們檢查發現安裝和接線都是沒有問題的，到底這又是什麼情況呢?出現這種情況，你可能需要查看下儀器儀表附近有沒有感應幹擾了。
影響儀器儀表輸出的外界感應幹擾主要有以下幾種：
（1）電磁感應幹擾
當兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現象稱為電磁感應。這種情況在儀器儀表使用的時候經常遇到，尤為注意。
（2）射頻幹擾幹擾
主要是大型動力設備的啟動、操作停止時產生的幹擾以及高次諧波幹擾。
（3）靜電感應幹擾
靜電感應是由於兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，有時候也被稱為電容性耦合。
（4）漏電流感應幹擾
由於電子線路內部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內部介質或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應用環境濕度增大，導致絕緣體的絕緣電阻下降，這時漏電電流會增加，由此引發幹擾。尤其當漏電流流入到測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴重。
（5）其他幹擾
主要指的是係統工作環境差，還容易受到機械幹擾、熱幹擾和化學幹擾等等。
幹擾進入定位控製係統的渠道主要有兩類：信號傳輸通道幹擾，幹擾通過與係統相聯的信號輸入通道、輸出通道進入；供電係統幹擾。
信號傳輸通道是控製係統或驅動器接收反饋信號和發出控製信號的途徑，因為脈衝波在傳輸線上會出現延時、畸變、衰減與通道幹擾，所以在傳輸過程中，長線的幹擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內阻，正是這些內阻才引起了電源的噪聲幹擾，如果沒有內阻，無論何種噪聲都會被電源短路吸收，線路中也不會建立起任何幹擾電壓；此外，交流伺服係統驅動器本身也是較強的幹擾源，它可以通過電源對其他設備進行幹擾。
5、係統產生幹擾的原因
在工業生產過程中實現監視和控製需要用到各種自動化儀表、控製係統和執行機構，它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數千伏、數百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈衝信號等等，構成係統後往往發現在儀表和設備之間信號傳輸互相幹擾，造成係統不穩定甚至誤操作。出現這種情況除了每個儀表、設備本身的性能原因如抗電磁幹擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由於儀表和設備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成“接地環路”造成信號傳輸過程中失真。因此，要保證係統穩定和可靠的運行，“接地環路”問題是在係統信號處理過程中必須解決的問題。
影響PLC控製係統的幹擾源於一般影響工業控製設備的幹擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即幹擾源。
幹擾類型通常按幹擾產生的原因、噪聲的幹擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中：按噪聲產生的原因不同，分為放電噪聲、浪湧噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質不同，分為持續噪聲、偶發噪聲等；按聲音幹擾模式不同，分為共模幹擾和差模幹擾。共模幹擾和差模幹擾是一種比較常用的分類方法。共模幹擾是信號對地麵的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓送加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V 以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些係統I/O 模件損壞率較高的原因），這種共模幹擾可為直流、亦可為交流。差模幹擾是指用於信號兩極間得幹擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模幹擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控製精度。
儀表抗幹擾措施
1、從供電設計本身解決幹擾問題
對傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴重的是電網尖峰脈衝幹擾，產生尖峰幹擾的用電設備有：電焊機、大電機、可控機、繼電接觸器、帶鎮流器的充氣照明燈，甚至電烙鐵等。尖峰幹擾可用硬件、軟件結合的辦法來抑製。
（1）用硬件線路抑製尖峰幹擾的影響
常用辦法主要有三種：
①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設計的幹擾控製器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性；
②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑製尖峰脈衝；
③在儀器交流電源的輸入端並聯壓敏電阻，利用尖峰脈衝到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱幹擾的影響。
（2）利用軟件方法抑製尖峰幹擾
對於周期性幹擾，可以采用編程進行時間濾波，也就是用程序控製可控矽導通瞬間不采樣，從而有效地消除幹擾。
（3）采用硬、軟件結合的看門狗（Watchdog）技術抑製尖峰脈衝的影響
軟件：在定時器定時到之前，CPU訪問一次定時器，讓定時器重新開始計時，正常程序運行，該定時器不會產生溢出脈衝，Watchdog也就不會起作用。一旦尖峰幹擾出現了“飛程序”，則CPU就不會在定時到之前訪問定時器。因而定時信號就會出現，從而引起係統複位中斷，保證智能儀器回到正常程序上來。
（4）實行電源分組供電，例如：將執行電機的驅動電源與控製電源分開，以防止設備間的幹擾。
（5）采用噪聲濾波器也可以有效地抑製交流伺服驅動器對其它設備的幹擾。該措施對以上幾種幹擾現象都可以有效地抑製。
（6）采用離變壓器
考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合，而是靠初、次級寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共模幹擾能力。
（7）采用高抗幹擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設計的高抗幹擾電源。這種電源抵抗隨機幹擾非常有效，它能把高尖峰的擾動電壓脈衝轉換成低電壓峰值（電壓峰值小於TTL 電平）的電壓，但幹擾脈衝的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗幹擾能力。
2、顯示儀表抗幹擾的措施
串模幹擾可能產生在信號源上，也可能是信號線上感應或接受的，由於它與測量信號是疊加的，所以較難消除，因此應該防止它的產生。可采取以下措施。信號傳輸導線使用絞線，能使信號回路所包圍的麵積大為減少，能兩根信號線到幹擾源的距離大致相等，分布電容也大致相同，所以能使進入顯示儀表的串模幹擾大大減小。
為了防止電場的幹擾，可把信號線穿入鐵管中，或者使用屏蔽線，並對屏蔽層采取一點接地。對於直流信號，可在顯示儀表輸入端加濾波電路，把雜散信號幹擾衰減至最小。信號線要遠離動力線，不能把信號線與動力線平行敷設在一起，信號線與電源線不要由同一孔進入儀表內，信號線應盡量短的絞線接至信號端子的相鄰位置上。
顯示儀表和變送器的外殼都應接地，以保持零電位；為提高儀表的抗幹擾能力，可把儀表的放大器“浮地”，即將放大器與儀表外殼絕緣，以切斷共模幹擾電壓的泄漏途徑。要求高時，還可采取雙屏蔽、浮地技術，進一步提高儀表的抗共模幹擾能力。
3、熱電偶抗幹擾措施
隨著工業的自動化的發展，現在的傳感器在工業中的應用是非常的多了。而我們經常使用到的熱電偶就是屬於傳感器的一種，熱電偶是根據熱電效應測量溫度的傳感器，是常用的測溫元件之一。但是我們在使用熱電偶進行測量的時候有時會遇到一些幹擾的情況。
（1）隔離法
隔離法就是將熱電偶懸空安裝,使熱電偶不與爐壁的耐火磚接觸,熱電偶與支架之間也采用絕緣物進行隔離。這種方法可以很好地預防高溫漏電幹擾。
（2）屏蔽法
屏蔽法就是將熱電偶的補償導線,穿在鐵管或其他金屬屏蔽物內進行屏蔽。這樣可以防止電磁幹擾和高壓電場的幹擾。使用此種方法時應該將鐵管和屏蔽物進行良好接地,並且將補償導線絞起來。
（3）接地法
這種方法是將測量回路進行接地處理,把幹擾引入大地從而保證儀表的測量準確性。這種方法有兩種地形式:第一是熱電偶參考端接地,第二種是熱電偶測量端接地。
采用參考端接地法時,是將熱電偶(或補償導線)輸出端的一端,通過一個足夠大的電容接地(條件許可時電容越大越好)。測量端接地法是將熱電偶測量端接地,就是從熱電偶的測量端引出一根金屬絲接地。這種方法對高溫漏電幹擾有很好的預防效果。選用金屬絲時應該選用耐高溫且對熱電偶電極無害的金屬絲。
我們在使用熱電偶的時候，應該做好預防幹擾的準備。這樣才能使我們的熱電偶的測量更為精確，從而讓我們的工作更加的便捷有效。
4、信號抗幹擾措施
來自信號線引入的幹擾：
與控製係統連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網幹擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾，即信號線上的外部感應幹擾，這是很嚴重的。由信號引入幹擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對於隔離性能差的係統，還將導致信號間互相幹擾，引起共地係統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動和死機。 控製係統因信號引入幹擾造成I/O損壞數相當嚴重，由此引起係統故障的情況也很多。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內有會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，幹擾信號回路。若係統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流可能在地線上產生不等電位分布，影響內邏輯電路和模擬電路的正常工作。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
理想狀態下是選用隔離性能較好的設備、選用優良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等，但是需要不同設備廠商共同協商完成，很難做到，而且成本較高。
利用模擬信號隔離器，其主要起抗幹擾作用。因為它有特強的抗幹擾能力所以在自動化控製係統中應用非常廣泛。尤其對於複雜的工業現場，控製程序越來越複雜，所以對工業標準遠傳模擬量信號通過信號隔離器使輸出模擬信號與係統完全隔離，的確是當今自動化控製係統中抗幹擾的有效措施之一。