如何抑制工業(yè)應(yīng)用中的電流變送器信號(hào)干擾
接線端子|PCB接線端子|軌道式接線端子排-上海有樂電氣有限公司 / 2017-06-09
電流變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流或者直流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過250Ω 電阻轉(zhuǎn)換DC 1~5V或通過500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2~10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。 化工顯示儀表與各種傳感器、電流變送器、溫度變送器等變送器配套后，可用來顯示不同的參數(shù)。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中或試驗(yàn)現(xiàn)場使用時(shí)的條件常常是很復(fù)雜的，周圍存在大量強(qiáng)交變磁場、電場、振動(dòng)、熱噪聲、強(qiáng)輻射、溫度效應(yīng)、動(dòng)力電源等，都有可能影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確采集和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制而成為干擾源。
一、數(shù)字式顯示儀表的原理及組成概況
數(shù)字顯示儀表一般是由模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度變換三大部分組成。它是以電信號(hào)為輸入量，直接用數(shù)字顯示被測(cè)量。實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示的關(guān)鍵是通過A/D轉(zhuǎn)換裝置把連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。在生產(chǎn)中要求顯示儀表反映的顯示值是被測(cè)參數(shù)的函數(shù)，并且要求能自動(dòng)地補(bǔ)償其它干擾因素，這些函數(shù)關(guān)系有些是線性的，但多數(shù)是非線性的。為了將被測(cè)參數(shù)能以值的形式顯示出來，對(duì)于顯示儀表，需要將被測(cè)參數(shù)進(jìn)行一些必要的運(yùn)算、處理及非線性補(bǔ)償，同時(shí)補(bǔ)償其它參數(shù)對(duì)被測(cè)參數(shù)的影響。在A/D轉(zhuǎn)換中，采用一定的計(jì)量單位使連續(xù)變化的模擬量整量化，得到近似的斷續(xù)的數(shù)字量。計(jì)量單位越小整量化的誤差也就越小，A/D 轉(zhuǎn)換裝置的頻率響應(yīng)、前置放大的穩(wěn)定性等也越高，數(shù)字量就越接近于連續(xù)量本身的值。這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉(zhuǎn)換型、脈沖寬度調(diào)制型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。非線性補(bǔ)償或標(biāo)度變換是對(duì)檢測(cè)來的信號(hào)進(jìn)行必要的運(yùn)算，使數(shù)字式顯示儀表能以被測(cè)參數(shù)的直接數(shù)字表達(dá)出來。模擬式非線性補(bǔ)償通過改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)來補(bǔ)償不同范圍的輸入電壓，而數(shù)字式非線性補(bǔ)償則是先把被測(cè)參數(shù)的模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再進(jìn)入非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)，具有精度高、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，隨著電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展，標(biāo)度變換及非線性補(bǔ)償任務(wù)由計(jì)算機(jī)來完成。
二、顯示儀表應(yīng)用中的抗干擾措施
（一）干擾的產(chǎn)生
生產(chǎn)中，被測(cè)參數(shù)往往被轉(zhuǎn)換成微弱的低電平電壓信號(hào)，并通過長距離（有時(shí)長達(dá)數(shù)百米甚至更遠(yuǎn)）傳輸?shù)斤@示儀表，由于顯示儀表應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性（周圍存在大量強(qiáng)交變磁場、電場、振動(dòng)、熱噪聲、強(qiáng)輻射、溫度效應(yīng)、動(dòng)力電源等），使得電氣干擾也加到顯示儀表的輸入端，加上儀表內(nèi)部的電源變壓器、繼電器、開關(guān)以及電源線等干擾源，給測(cè)量帶來影響。當(dāng)有較大擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)（檢測(cè)信號(hào)的干擾主要有強(qiáng)磁場和電場：當(dāng)干擾源為低電壓大電流時(shí)，則干擾源主要是磁場；當(dāng)干擾源為高電壓小電流時(shí)，則干擾源附近主要是電場），常通過下面一些方式（如串模干擾、共模干擾等）疊加到信號(hào)線上，進(jìn)入儀表。
1.電磁感應(yīng)（指磁的耦合）
在大功率變壓器、交流電機(jī)、強(qiáng)電流電網(wǎng)等的周圍空間都存在很強(qiáng)的交變磁場，而控制系統(tǒng)（檢測(cè)、變送、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、計(jì)算、執(zhí)行、輔助、顯示等單元）線路形成的閉合回路處在這種變化的磁場中將被感應(yīng)出電勢(shì)，使信號(hào)源與儀器儀表之間的連接導(dǎo)線、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。這種電磁感應(yīng)電勢(shì)與有用信號(hào)相串聯(lián)，當(dāng)信號(hào)源與顯示儀表相距較遠(yuǎn)時(shí)，干擾較為突出。此外，高頻率發(fā)生器、帶整流子的電機(jī)等設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生高頻率的干擾。
2.靜電感應(yīng)（指電的耦合）
靜電感應(yīng)是兩電場相互作用的結(jié)果。在相對(duì)的兩根導(dǎo)線中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于導(dǎo)線間的電容變化使得另一導(dǎo)線的電位也發(fā)生變化，干擾源以電容性的耦合在回路中形成干擾。
3.附加熱電勢(shì)和化學(xué)電勢(shì)
由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢(shì)以及金屬腐蝕等產(chǎn)生的化學(xué)電勢(shì)，在電路回路中形成直流電氣干擾。
4.振動(dòng)。
在強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境中，導(dǎo)線由于在磁場中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此干擾與信號(hào)相串聯(lián)，以串模干擾形式進(jìn)入儀器儀表。
