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电磁干扰抑制措施

更新时间:2013-12-24      浏览次数:1566

干扰信号之所以能对电测装置发生影响,它必须具备三个条件:一是要有干扰源产生干扰信号;二是要有对干扰信号敏感的接收电路;三是要有干扰源到接收电路之间的耦合通道。这三个因素缺一就不能形成对电测装置的干扰。在解决干扰问题时,首先要搞清楚干扰源、接收电路的性能,以及干扰源与接收电路之间的耦合方式,才能釆取相应措施,抑制干扰的影响。

针对上述分析,抑制干扰的原则是:

(1)消除或抑制干扰源。如电力线与信号线隔离或远离。

(2)破坏干扰途径。对于以“路"的形式侵入的干扰,从仪表本身采取措施,如釆用隔离变压器、光电耦合器等切断某些干扰途径;对于以“场"的形式侵人的干扰,通常釆用屏蔽措施。

(3)削弱接受电路(被干扰对象)对干扰的敏感性。如髙输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰,模拟电路比数字电路的抗干扰能力差等。

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对安装来说,抑制干扰源对其他回路的干扰是zui有效的措施,但有时由于条件限制或费用过高等原因,很难得到实现。这样,就应对受干扰的弱电信号回路和电子控制装置采取防护措施,以增强其抗干扰能力。下面从安装角度,介绍一些常用的抑制干扰技术。

1.物理性隔离

增大电子控制装置、信号导线与干扰源、动力导线之间的距离是降低噪声的有效措施。 但由于设备组装、布线空间等条件的限制,只能是尽量去做。

弱电信号导线应避免和强电导线相互平行敷设,更不得捆扎在同一个线束中,或使用同一根电缆。

同一个信号回路的两根导线,需敷设在同一根电缆之中。弱电信号回路不应与强电系统共用接地线。弱电信号回路的公用地线应与同一个测量回路的另一根导线一起敷设,不 得借用大地作为信号传送导体。

对于各种不同性能的元件和导线,应按其不同电平、功率、产生噪声的大小、抗干扰能力的大小,进行分类。同类型的元件和导线应集中在一起,各自使用的端子箱、端 子排,力求与其他类型的元件和导线保持一定的距离,作物理性隔离。

2.平衡

利用电路上的平衡关系,让两根传输同一信号的导线具有相同的干扰电压,可使干扰电压在这两根导线的负载上自行抵消。用这种方法,能较有效地抑制外电路的电磁干扰。双 绞线是平衡电路的一种形式,这是由于双绞线本身就是一个平衡结构的缘故。

3.屏蔽

屏蔽就是用金属物(屏蔽体)把电力线或磁力线的影响限定在某个范围内,或阻止电力线或磁力线进入某个范围,把外界干 扰与测量装置隔开,使测量信号不受外界电磁场的影响。常见的屏蔽方式有下列几种:

(1)静电屏蔽:如图10-7(a)所示,若导体A带正电,则导体B受其影响,左侧带负电,右侧带正电。将导体A外面包一 层良导体屏蔽层C (如图10-7,b),屏蔽不接地,对B来说结果 与图(a)相同。若屏蔽层接地(如图10-7,c),其外侧正电荷 将被导入大地,C的外表面不带电,导体B也就不受A的影响。 这种遮蔽静电感应影响的作用称静电屏蔽,也就是遮断从带电体 伸出的电力线。此种屏蔽层对磁场的屏蔽效果仍很差。由于导体A与屏蔽罩之间形成了电容,又因电容的一极接地而形成静电 屏蔽,必然会产生地电流。若A是通过高频电流的导体,加以屏蔽后虽然防止了对周围的影响,但不能清除通过与地之间的寄生 电容而产生的电流。

(2)磁屏蔽:使用高导磁系数的材料(如坡莫合金)做成屏蔽层,把产生干扰的部分(或易受干扰部分)包起来,如图10-

8所示,这时,磁力线通过磁阻小的屏蔽层内部自行封闭。

通常为了使信号电缆不受外界磁场的干扰,比较经济的方法是将信号电缆敷设在铁制的槽盒内(槽盒接地),由于槽盒的磁阻 较小,外部磁场的磁力线主要在槽盒铁件中通过,不至于切割信号电缆,所以也就大大减小了外磁场的干扰。同样,把热电偶的 补偿导线绞合起来穿入铁管中,也是这个道理。

(3)屏蔽线和屏蔽电缆:仪表之间的连接线及测量导线中如

果有高频电流流过,则会造成电磁辐射,干扰其他电路;反之,小信号工作的电路,其输入导线一般较长,若接收了外界电磁辐射的干扰,对工作影响则很大,所以导线应当屏蔽。

在使用屏蔽线和屏蔽电缆时,必须注意屏蔽层外皮上都不能流过电流,与地不能构成回路。因此,屏蔽层采用“一点接地"原则,而且屏蔽层外还要有绝缘层,不能釆用裸屏蔽,以防止屏蔽层与其他金属导体或结构接触时形成通路,造成地电流和地电压的干扰。对于双绞线,则在各个双绞线外层分别有屏蔽层,以防止双绞线之间产生感应干扰,而各个彼此绝缘,zui后再加总屏蔽层和总绝缘层。

4.正确和良好的接地

接地就是要与地保持同电位。它起源于强电技术,因为高电压大电流对人身安全有威胁,这时的接地就是所谓的保护接地。对电测装置来说,接地有新的含义。“地"指的是基准电位点,接地就是使与基准电位的各点连接。所以电测装置的接地,一方面是输入、输出信号有公共零电位,使得各级电信号间有一个基准电位作参考;另一方面也是屏蔽体接 至基准零电位以抑制干扰的需要。

地电位十分复杂,大地本身各点电位经常是不相同的,即使对某电子设备或测试系统的接地母线、接地排或具体的接地走线,由于各种接地电流的流通,也会使同一接地系统上各点电位不一致而引进干扰。为了尽量削弱干扰,采取“一点接地"的原则,且接地电 阻值要小并稳定。

计算机监控系统的接地,若制造厂无特殊规定,一般可与电气接地网连接。在机房内设600mmX200mmX20mm铜板作为计算机系统地线汇集板(如图10-9所示),该汇集板即为计算机系统参考零电位。计算机系统的各种接地线应采用有绝缘护套的导线或电缆牢固地接到地线汇集板上。地线汇集板和地网接地极之间采用两根截面不小于25mm2、带绝缘护套的铜导线或电缆连接,保证计算机系统一点接地。

屏蔽线或屏蔽电缆的屏蔽层接地点选择,应视信号源和接收端是否接地而异。图10-10 (a)表示一个不接地的信号源Wl和一个接地的放大器连接时,屏蔽层的正确接法。其中,Q、 C3为屏蔽层与信号线之间的等效集总电容,C2为两信号线之间的等效集总电容。这里,放大器A的公共接地端为2。如该接地端是真正的零电位,为零,但有时此点并不是真正的零电位,而是有一个数值为WC1的对地电位差。是大地两点之间的电位差。将屏蔽层 接到放大器的2处,此时的等效电路如图10-10 (b)。可以看出,Wci、%2都不会干扰放大 器的输入(1、2之间)信号。可见,当一个不接地的信号源和一个有公共接地点的放大器连接时,输入端的屏蔽层应接到放大器的公共接地端。同理,当一个接地的信号源和一个不接地的放大器连接时,即使信号源接的不是大地,而是对地有一个数值为〃的电位差,此时,输入端的屏蔽层应接到信号源的接地端。图10-11是它们的实际线路和等效电

路。

随着机组容量增大和计算机监控系统采用屏蔽电缆的增多,屏蔽层正确接地已成为抗干扰的重要环节。因此,屏蔽层的接地应视同电缆心线接线一样,均应有明确的标号,并接在接线端子上或设端子排。图10-12和图10-13为信号源接地和不接地时,屏蔽层接




地的常见的几种连接方法。对于心线带屏蔽或对绞屏蔽且有总屏蔽的电缆,每个分屏蔽与总屏蔽接在一起后再接地(图中未表示)。

5.浮接

浮接又称“浮置"或“浮空",它是指把仪器的信号放大器的公共线不接外壳,也不接地的抗干扰措施。例如,在300m长的同一平面上,排列着三根导线,如图10-14所示,在A线上对地加100V的电压,用另外两根导线B、C作为信号线,并用3kn电阻于一端短接, 在另一端测得感应电压Ub。。如图10-14所示,(a)图为浮接状态,具有zui小的感应电压。因此,若制造厂要求某些控制装置和电子计算机等机柜不与电气接地网连接时,其外壳应与底座绝缘(即浮空)。

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