儀表(biao)
在工(gong)業生(sheng)産的(de)現場(chang)使用(yong)的條(tiao)件常(chang)常是(shi)很複(fu)雜的(de)。被測(ce)量的(de)參數(shu)又往(wang)往被(bei)轉換(huan)成微(wei)弱的(de)低電(dian)平電(dian)壓信(xin)号，并(bing)通過(guo)長距(ju)離傳(chuan)輸至(zhi)二次(ci)表或(huo)者計(ji)算機(ji)系統(tong)。因此(ci)除了(le)有用(yong)的信(xin)号外(wai)，經常(chang)會出(chu)現一(yi)些與(yu)被測(ce)信号(hao)⛷️無關(guan)的電(dian)壓或(huo)電流(liu)存在(zai)。這種(zhong)無關(guan)的電(dian)壓或(huo)電流(liu)信号(hao)我們(men)稱之(zhi)爲“幹(gan)擾”（也(ye)叫噪(zao)聲）。
幹(gan)擾的(de)來源(yuan)有很(hen)多種(zhong)，通常(chang)我們(men)所說(shuo)的幹(gan)擾是(shi)電氣(qi)的幹(gan)擾，但(dan)㊙️是在(zai)廣義(yi)上熱(re)噪聲(sheng)、溫度(du)效應(ying)、化學(xue)效🐆應(ying)、振動(dong)等🛀🏻都(dou)可能(neng)給測(ce)量☔帶(dai)來影(ying)響，産(chan)生幹(gan)擾。在(zai)測量(liang)過程(cheng)中，如(ru)果不(bu)能排(pai)除這(zhe)些👈幹(gan)擾的(de)影響(xiang)，儀表(biao)就不(bu)能夠(gou)正💋常(chang)的工(gong)作。
根(gen)據儀(yi)表輸(shu)入端(duan)幹擾(rao)的作(zuo)用方(fang)式，可(ke)分爲(wei)串模(mo)幹擾(rao)和✂️共(gong)模💃幹(gan)🍓擾。串(chuan)模幹(gan)擾是(shi)指疊(die)加在(zai)被測(ce)信号(hao)上的(de)幹擾(rao)；共模(mo)幹擾(rao)是加(jia)在🧑🏾🤝🧑🏼儀(yi)表任(ren)一輸(shu)入端(duan)與地(di)之間(jian)的幹(gan)擾。
1 幹(gan)擾的(de)産生(sheng)
幹擾(rao)來自(zi)于幹(gan)擾源(yuan)，它們(men)在儀(yi)表内(nei)外都(dou)可能(neng)存在(zai)。在儀(yi)表外(wai)部，一(yi)些大(da)功率(lü)的用(yong)電設(she)備以(yi)及電(dian)力設(she)備都(dou)可能(neng)成爲(wei)幹擾(rao)源，而(er)在儀(yi)表内(nei)部的(de)電源(yuan)變壓(ya)器、機(ji)電器(qi)、開關(guan)💚以及(ji)電源(yuan)線等(deng)也均(jun)可✨能(neng)成爲(wei)幹擾(rao)源，幹(gan)擾的(de)引入(ru)方式(shi)主要(yao)如下(xia)：
1）電磁(ci)感應(ying)，也就(jiu)是磁(ci)耦合(he)。信号(hao)源與(yu)儀表(biao)之間(jian)的連(lian)接導(dao)線、儀(yi)表内(nei)部的(de)配線(xian)通過(guo)磁耦(ou)合在(zai)電路(lu)中形(xing)成幹(gan)擾。像(xiang)我們(men)在工(gong)程中(zhong)使用(yong)的大(da)功率(lü)的變(bian)壓器(qi)、交流(liu)電機(ji)、高壓(ya)電網(wang)等的(de)周圍(wei)空間(jian)中💛都(dou)存在(zai)有很(hen)💰強的(de)交變(bian)磁場(chang)，而儀(yi)表的(de)閉合(he)回路(lu)處在(zai)這種(zhong)變化(hua)的磁(ci)場中(zhong)将會(hui)産生(sheng)感應(ying)電勢(shi)。感應(ying)電勢(shi)可用(yong)下式(shi)♻️計算(suan)：式中(zhong)：en——感應(ying)電動(dong)勢；B——磁(ci)通密(mi)🆚度；A——閉(bi)合回(hui)路的(de)面積(ji)🈲；θ——磁力(li)線與(yu)面積(ji)A的垂(chui)線的(de)夾角(jiao)。
這種(zhong)磁感(gan)應電(dian)動勢(shi)與有(you)用信(xin)号串(chuan)聯，當(dang)信号(hao)源與(yu)儀表(biao)相🈲距(ju)較遠(yuan)時，此(ci)情況(kuang)較爲(wei)突出(chu)。将導(dao)線遠(yuan)離這(zhe)些強(qiang)🔴用電(dian)設備(bei)及動(dong)❄️力網(wang)，調整(zheng)走線(xian)方向(xiang)以及(ji)減小(xiao)導線(xian)回路(lu)面積(ji)都是(shi)必要(yao)的。僅(jin)🐅由于(yu)把😄兩(liang)根信(xin)号線(xian)以短(duan)的節(jie)距絞(jiao)合，磁(ci)感應(ying)電動(dong)勢就(jiu)能降(jiang)爲原(yuan)有的(de)💛1/10~1/100。
2）靜電(dian)感應(ying)，也就(jiu)是電(dian)的耦(ou)合。在(zai)相對(dui)的兩(liang)物體(ti)中，如(ru)其一(yi)的電(dian)位發(fa)生變(bian)化，則(ze)由于(yu)物體(ti)間的(de)電容(rong)使另(ling)一物(wu)體的(de)電位(wei)也發(fa)生變(bian)化。幹(gan)擾源(yuan)是通(tong)過電(dian)容性(xing)的耦(ou)合在(zai)回路(lu)‼️中形(xing)成😍幹(gan)擾。它(ta)是兩(liang)電場(chang)相互(hu)作用(yong)的結(jie)果. 通(tong)過電(dian)磁感(gan)應、靜(jing)電感(gan)應所(suo)形成(cheng)的幹(gan)擾大(da)部分(fen)是50Hz的(de)工頻(pin)幹擾(rao)電壓(ya)。但是(shi)其他(ta)的高(gao)頻發(fa)生器(qi)、帶整(zheng)流子(zi)的🔱電(dian)🐅機等(deng)設備(bei)，也會(hui)産生(sheng)高頻(pin)的幹(gan)‼️擾。由(you)于雷(lei)雲之(zhi)間、雷(lei)雲與(yu)大地(di)間的(de)放電(dian)，在配(pei)線上(shang)也能(neng)感應(ying)出異(yi)常電(dian)壓。
3）附(fu)加熱(re)電勢(shi)和化(hua)學電(dian)勢，主(zhu)要是(shi)由于(yu)不同(tong)金屬(shu)産生(sheng)🚶的熱(re)電勢(shi)以及(ji)金屬(shu)腐蝕(shi)等原(yuan)因産(chan)生的(de)化學(xue)電🛀🏻勢(shi)，當它(ta)處于(yu)電回(hui)路時(shi)會成(cheng)爲幹(gan)擾，這(zhe)種幹(gan)擾大(da)多以(yi)直流(liu)的形(xing)式出(chu)現。在(zai)🤟接線(xian)端子(zi)闆或(huo)是幹(gan)簧繼(ji)電器(qi)等處(chu)容💋易(yi)産生(sheng)熱電(dian)勢。
4） 振(zhen)動。導(dao)線在(zai)磁場(chang)中運(yun)動時(shi)，會産(chan)生感(gan)應電(dian)動勢(shi)。因此(ci)在振(zhen)動的(de)環境(jing)中把(ba)信号(hao)導線(xian)固定(ding)是很(hen)有必(bi)要的(de)。 以上(shang)這4種(zhong)幹擾(rao)都是(shi)和信(xin)号串(chuan)聯，也(ye)就是(shi)以串(chuan)模‼️幹(gan)擾的(de)形式(shi)出現(xian)。
5）不同(tong)地電(dian)位引(yin)入的(de)幹擾(rao)。在大(da)地中(zhong)，各個(ge)不同(tong)點之(zhi)間往(wang)👌往存(cun)在電(dian)位差(cha)。尤其(qi)在大(da)功率(lü)的用(yong)電設(she)備附(fu)近，當(dang)這些(xie)設備(bei)的絕(jue)緣性(xing)能較(jiao)差時(shi)，這一(yi)電位(wei)差更(geng)大。而(er)在㊙️儀(yi)表的(de)🍓使用(yong)中☁️往(wang)往又(you)會有(you)意或(huo)無意(yi)的是(shi)輸入(ru)回路(lu)存在(zai)兩個(ge)以上(shang)的接(jie)地點(dian)。這樣(yang)就會(hui)把不(bu)同接(jie)地點(dian)的🏃♀️電(dian)位差(cha)引入(ru)儀表(biao)，這種(zhong)地電(dian)位差(cha)有時(shi)🏒能達(da)1~10伏以(yi)上，它(ta)是同(tong)時出(chu)現在(zai)兩根(gen)信号(hao)導線(xian). 通過(guo)靜電(dian)耦合(he)的方(fang)式，能(neng)在兩(liang)輸入(ru)端感(gan)應出(chu)對地(di)的共(gong)👌同電(dian)壓，以(yi)共模(mo)幹擾(rao)的形(xing)式出(chu)現。
由(you)于共(gong)模幹(gan)擾它(ta)不和(he)信号(hao)相疊(die)加，它(ta)不直(zhi)接對(dui)儀表(biao)産生(sheng)影響(xiang)。但它(ta)能通(tong)過測(ce)量系(xi)統形(xing)成到(dao)地的(de)洩漏(lou)電流(liu)，這漏(lou)電❄️流(liu)通過(guo)電阻(zu)的耦(ou)合就(jiu)能直(zhi)接作(zuo)用于(yu)儀表(biao)，産生(sheng)幹擾(rao)。
6）除一(yi)些脈(mo)沖電(dian)壓能(neng)夠作(zuo)用于(yu)模拟(ni)電路(lu)之外(wai)，還可(ke)以對(dui)數字(zi)電路(lu)産生(sheng)幹擾(rao)，這些(xie)脈沖(chong)電壓(ya)的發(fa)生源(yuan)是開(kai)關、電(dian)機、繼(ji)電器(qi)這樣(yang)📧一些(xie)感性(xing)負載(zai)和産(chan)生放(fang)🏃♂️電的(de)機器(qi)等。
在(zai)了解(jie)了各(ge)種不(bu)同的(de)幹擾(rao)源之(zhi)後，我(wo)們就(jiu)可以(yi)針對(dui)不同(tong)的♻️情(qing)況采(cai)取對(dui)應的(de)措施(shi)加以(yi)消除(chu)或避(bi)免。因(yin)爲所(suo)有的(de)幹擾(rao)源都(dou)是通(tong)過一(yi)定的(de)耦合(he)通道(dao)而對(dui)儀表(biao)産生(sheng)影響(xiang)，因此(ci)我們(men)可🌈以(yi)通過(guo)切斷(duan)幹擾(rao)的耦(ou)合通(tong)道來(lai)抑制(zhi)幹擾(rao)。
1、通常(chang)采用(yong)的方(fang)式有(you)信号(hao)導線(xian)的扭(niu)絞、屏(ping)蔽、接(jie)地、平(ping)衡、濾(lü)🐪波、隔(ge)❗離🐆等(deng)各種(zhong)方法(fa)，一般(ban)我們(men)會同(tong)時采(cai)取多(duo)✔️種措(cuo)⭐施。
2 幹(gan)擾的(de)抑制(zhi)
常用(yong)的抗(kang)幹擾(rao)措施(shi)比較(jiao)多，要(yao)想抑(yi)制幹(gan)擾，必(bi)須對(dui)幹擾(rao)作全(quan)面🌈地(di)分析(xi)了解(jie)，要在(zai)消除(chu)或抑(yi)制噪(zao)聲源(yuan)、破壞(huai)幹擾(rao)途徑(jing)✍️和削(xue)弱接(jie)收電(dian)路對(dui)噪聲(sheng)幹擾(rao)的敏(min)感性(xing)這三(san)個方(fang)面采(cai)取措(cuo)施。
消(xiao)除噪(zao)聲源(yuan)是積(ji)極主(zhu)動的(de)措施(shi)。比如(ru)插接(jie)件接(jie)觸不(bu)🚶良、虛(xu)焊⚽等(deng)情況(kuang)，對于(yu)這類(lei)幹擾(rao)源是(shi)可以(yi)消除(chu)的。從(cong)原⭐則(ze)上講(jiang)，對于(yu)噪聲(sheng)源應(ying)予以(yi)消除(chu)。但是(shi)，實際(ji)上很(hen)多的(de)噪聲(sheng)源是(shi)難以(yi)消除(chu)或不(bu)能消(xiao)除的(de)。例如(ru)有🌈時(shi)候泵(beng)房中(zhong)的儀(yi)表，泵(beng)運行(hang)時電(dian)機的(de)電磁(ci)幹擾(rao)就是(shi)不能(neng)夠消(xiao)除的(de)。這時(shi)候就(jiu)必須(xu)采取(qu)防護(hu)措施(shi)來抑(yi)制幹(gan)擾。
1）串(chuan)模幹(gan)擾的(de)抑制(zhi)
串模(mo)幹擾(rao)與被(bei)測信(xin)号所(suo)處的(de)地位(wei)相同(tong)，因此(ci)一旦(dan)産生(sheng)🚶串模(mo)🧑🏽🤝🧑🏻幹擾(rao)，就不(bu)容易(yi)消除(chu)。所以(yi)應當(dang)首先(xian)防止(zhi)它的(de)📐産生(sheng)。防止(zhi)串模(mo)幹擾(rao)🔴的措(cuo)施一(yi)般有(you)以下(xia)這些(xie)：
信号(hao)導線(xian)
的扭(niu)絞。由(you)于把(ba)信号(hao)導線(xian)扭絞(jiao)在一(yi)起能(neng)使信(xin)号回(hui)路包(bao)圍的(de)面㊙️積(ji)大爲(wei)減少(shao)，而且(qie)是兩(liang)根信(xin)号導(dao)線到(dao)幹擾(rao)源的(de)距離(li)能大(da)緻相(xiang)等，分(fen)布電(dian)容也(ye)能大(da)緻相(xiang)同，所(suo)以能(neng)使由(you)磁場(chang)和電(dian)場通(tong)過感(gan)應耦(ou)合進(jin)入回(hui)路的(de)串模(mo)幹擾(rao)大爲(wei)減小(xiao)。
屏蔽(bi)。爲了(le)防止(zhi)電場(chang)的幹(gan)擾，可(ke)以把(ba)信号(hao)導線(xian)用金(jin)屬包(bao)起來(lai)。通常(chang)的做(zuo)法是(shi)在導(dao)線外(wai)包一(yi)層金(jin)屬網(wang)（或者(zhe)鐵磁(ci)材料(liao)），外套(tao)絕緣(yuan)層。屏(ping)蔽的(de)目的(de)就是(shi)隔斷(duan)“場”的(de)耦合(he)，抑制(zhi)各種(zhong)“場”的(de)幹擾(rao)。屏蔽(bi)層🧡需(xu)要接(jie)地，才(cai)能夠(gou)防止(zhi)幹擾(rao)。 2）共模(mo)幹擾(rao)的抑(yi)制
由(you)于儀(yi)表系(xi)統信(xin)号多(duo)爲低(di)電平(ping)，因此(ci)，共模(mo)幹擾(rao)也會(hui)使儀(yi)表信(xin)号産(chan)生畸(ji)變，帶(dai)來各(ge)種測(ce)量的(de)錯誤(wu)。防止(zhi)共模(mo)幹擾(rao)通常(chang)采取(qu)的措(cuo)施如(ru)下：
接(jie)地。通(tong)常儀(yi)表和(he)信号(hao)源外(wai)殼爲(wei)安全(quan)起見(jian)都接(jie)大地(di)，保持(chi)🛀🏻零㊙️電(dian)位。信(xin)号源(yuan)電路(lu)以及(ji)儀表(biao)系統(tong)也需(xu)要🌈穩(wen)定接(jie)地。但(dan)是如(ru)果接(jie)地方(fang)式不(bu)恰當(dang)，将形(xing)成地(di)回路(lu)導入(ru)幹擾(rao)。在實(shi)際應(ying)用中(zhong)，我們(men)通常(chang)将屏(ping)蔽和(he)接地(di)結合(he)起來(lai)應用(yong)，往往(wang)能夠(gou)解🏃決(jue)大部(bu)分的(de)幹擾(rao)問題(ti)。如果(guo)将屏(ping)蔽層(ceng)在信(xin)号側(ce)與儀(yi)表側(ce)均接(jie)地，則(ze)地電(dian)位差(cha)會通(tong)🐅過屏(ping)蔽層(ceng)形成(cheng)回路(lu)，由于(yu)地電(dian)阻通(tong)常⚽比(bi)屏蔽(bi)層的(de)電阻(zu)小的(de)多💃🏻，所(suo)以在(zai)屏蔽(bi)層上(shang)就會(hui)形成(cheng)電位(wei)梯度(du)，并通(tong)過屏(ping)蔽層(ceng)與信(xin)号導(dao)線間(jian)的分(fen)布電(dian)容耦(ou)合🐪到(dao)信号(hao)電路(lu)中去(qu)，因此(ci)屏蔽(bi)層也(ye)必🏃🏻須(xu)一點(dian)接地(di)。并且(qie)，信号(hao)導線(xian)屏蔽(bi)層接(jie)地應(ying)與系(xi)統接(jie)地同(tong)側。
事(shi)實上(shang)，由于(yu)二次(ci)儀表(biao)的外(wai)殼爲(wei)了安(an)全，是(shi)需要(yao)接地(di)✍️的。而(er)👈儀表(biao)的輸(shu)入端(duan)與外(wai)殼之(zhi)間一(yi)定存(cun)在分(fen)布電(dian)容和(he)漏阻(zu)抗，因(yin)此，浮(fu)地不(bu)可能(neng)把洩(xie)漏途(tu)徑完(wan)全切(qie)斷，因(yin)此，必(bi)要♍的(de)時候(hou)，通常(chang)采用(yong)的是(shi)雙層(ceng)屏蔽(bi)浮地(di)保護(hu)。也就(jiu)是在(zai)在儀(yi)表的(de)外殼(ke)内部(bu)再套(tao)一個(ge)内屏(ping)蔽罩(zhao)，内屏(ping)蔽罩(zhao)與信(xin)号輸(shu)入端(duan)已經(jing)🚶♀️外殼(ke)之間(jian)均✔️不(bu)做電(dian)氣連(lian)接，内(nei)屏蔽(bi)層引(yin)出☔一(yi)條導(dao)線與(yu)信号(hao)導線(xian)的屏(ping)蔽層(ceng)相連(lian)接，而(er)信号(hao)線的(de)屏蔽(bi)在信(xin)号源(yuan)處一(yi)🈲點接(jie)地，這(zhe)樣使(shi)儀表(biao)的輸(shu)入保(bao)護屏(ping)蔽及(ji)信号(hao)屏蔽(bi)對信(xin)号源(yuan)穩定(ding)起來(lai)，處于(yu)等電(dian)位狀(zhuang)态。可(ke)以大(da)大的(de)提高(gao)儀表(biao)抗幹(gan)擾的(de)能🤞,即(ji)便這(zhe)樣，其(qi)實🙇♀️也(ye)是存(cun)在👨❤️👨一(yi)定的(de)洩漏(lou)電流(liu)的，但(dan)是，抑(yi)制幹(gan)擾的(de)措施(shi)就是(shi)爲了(le)讓幹(gan)擾信(xin)号強(qiang)度降(jiang)低至(zhi)相🏃♂️對(dui)🙇🏻與實(shi)際信(xin)号強(qiang)度來(lai)說可(ke)忽略(lue)的程(cheng)度。
另(ling)外，經(jing)常采(cai)用的(de)抗幹(gan)擾措(cuo)施還(hai)有隔(ge)離，也(ye)是通(tong)過☀️阻(zu)止幹(gan)擾回(hui)路的(de)形成(cheng)來抑(yi)制幹(gan)擾。這(zhe)些方(fang)法的(de)作用(yong)是❄️疊(die)加的(de)。通🐕常(chang)，我們(men)會采(cai)取其(qi)中的(de)一種(zhong)或幾(ji)種方(fang)法來(lai)提高(gao)信号(hao)測量(liang)的抗(kang)幹擾(rao)能力(li)。
