隨著電子工業領域的不斷發展,自動化儀表系統在流程性工業領域的重要性日漸突出。儀表系統工作的穩定性、可靠性問題直接影響企業的安全平穩生產、產品質量,甚至影響企業的效益。事實上,儀表系統的工作環境非常復雜,周邊存在著各種干擾源,使得儀表系統的儀表準確度降低,甚至不能正常、可靠工作。因此,為了能讓儀表系統安全、穩定、可靠地工作,就要重視儀表系統的工作環境的干擾問題分析。
自動化水平在不斷提高,許多的冶金工控企業都是在大量使用儀表檢測來檢查自動化水平,進行下一步的指導。在這個過程中,常常會出現問題,其中區主要的就是干擾問題,那我們又該如何解決這個問題,下面就來介紹幾種常見的方法。
習慣上我們把對電測系統或儀器的測量結果起影響作用的各種外部或內部的無用信號稱為干擾。干擾造成的虛假信號,不僅對設備本身造成損壞,甚至還會使整個控制系統因邏輯混亂造成控制失靈,形成生產事故,甚至停產。
1 干擾的類型
按噪聲干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。
1.1共模干擾
共模干擾是信號對地的電位差,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)電壓迭加所形成。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的配電器供電室,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(這就是一些系統I/O器件損壞率較高的主要原因),這種共模干擾可為直流、亦可為交流。
1.2差模干擾
差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,又叫串模干擾,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干擾所形成的電壓,這種干擾直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。 差模干擾在兩根信號線之間傳輸,屬于對稱性干擾①。
2 干擾的產生
在儀表系統中, 最常用的信號制是4 ~ 20mA DC 或1~5 V DC。被測量量先被轉換成毫安或毫伏信號,由于二次儀表距離現場較遠,因此,傳輸到控制系統處的,除了有用的信號外,經常還有一些與測量信號無關的電壓或電流存在,這就是干擾。
干擾形成有3個環節: (1)干擾源;(2)對干擾敏感的接收電路; (3)干擾的傳輸途徑。切斷任何一個環節就會消除干擾。干擾的主要引入方式有以下幾種。
2.1 電磁耦合
當傳感器信號線直接處于強磁場下,或通過大電流的電網附近時,由于信號線通過信號源組成一閉合回路,因此在該回路中將產生感應電流(圖1),此感應電動勢EM與磁場變換頻率及信號線回路面積成正比,而隨電網的距離增加而減小,其關系式為:
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