智能數顯儀表應用中的乾擾與抑製（二）

　（二）乾擾的抑製

    乾擾問題的形成是因為有乾擾源的存在，並通過一定的耦合渠道對儀器儀表產生影響。為減少這些影響，在設計儀表時就應考慮對乾擾的抑製問題，儘量提高其抗乾擾的能力。在實際應用中，要找出並結合絞扭、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法，切斷耦合通道以抑製乾擾。同時，要求顯示儀表具有耐高溫、低溫、高壓、腐蝕、高粘度等性能和較好的動態特性，以減少被測參數的測量誤差。

　　1.串模乾擾的抑製方法（串模乾擾是在儀器儀表的輸入端疊加到被檢測信號上的乾擾電壓）

　　串模乾擾可能產生在信號源，也很可能是從引線上感應或接收而來。由於串模乾擾與被測信號所處地位相同，所以一旦產生了串模乾擾之後，它的有害作用往往不大容易消除，所以應該首先防止它的產生。

　　（1）信號線的絞扭：對於電磁感應來說，儘量將導線遠離強電設備及動力網，調整走線方向及減小導線回路麵積都是必要的，僅調整走線方向及兩信號線以短的節距絞合，乾擾電壓就能降為原有的1/10~1/100；對於靜電感應來說，當把兩信號線采用雙絞合的形式絞扭且使兩根信號線到乾擾源的距離大致相等時（常把導線絞成為直徑20倍的節距），就能使信號回路所包圍的麵積大為減小，使電場通過在兩信號線上的感應耦合進入回路的串模乾擾電位差大為減少。

　　（2）屏蔽：為了進一步防止電場的乾擾，可把信號線用金屬網（或金屬皮）包起來，再在外麵包上一層絕緣物或信號線直接采用屏蔽電纜，屏蔽層接地。因非磁性屏蔽層對50赫茲的磁場無效果，必要時可把信號線穿入鐵管中，使信號導線得到磁屏蔽。而在靜電屏蔽後，能使感應電勢減小到原有的1/100~1 /1000。

　　（3）濾波：對變化速度很慢的直流信號，在儀器儀表輸入端加入濾波電路，以使混雜於有效信號的乾擾衰減到*小。常在輸入級前加二至三級R-C濾波電路，而以采用內阻較低的雙T型濾波器效果更好。

　　（4）對消：雙積分型和脈衝調寬型等數字儀表，對輸入信號的平均值而不是瞬時值進行A/D轉換，能把一些串模乾擾平均掉。

（5）儘量使信號線與電源線分開敷設。合理布線，在允許的條件下將導線的電流流向作反方向處理，以減弱相互產生的磁場的乾擾；不允許把信號線與動力線平行敷設在一起，亦不應由同一穿線孔洞進入儀器儀表內。低電平信號線應以儘量短的不絞扭線接至信號端子的相鄰位置上，以減少感應乾擾的麵積，**禁止電源線、信號線用同一根電纜。高電平和低電平線也不要用同一接線插件。在不得已時，把高電平和低電平線分開放在接插件旁邊，中間隔以地線端子和備用端子。

　　2.共模乾擾的抑製（共模乾擾是加在儀器儀表任一輸入端與大地之間的乾擾）

　　（1）正確接地。接地的意義可以理解為得到一個等電位點或麵，它是電路或係統的基準電位，但不一定為大地電位。為了**起見，儀器儀表和信號源外殼都接大地，保持零電位。但當接地的方式處理不好，將形成地回路把乾擾引入儀器儀表。為提高儀器儀表抗乾擾能力，通常在低電平測量儀表中都把放大器與儀器儀表外殼（大地）絕緣（即把放大器“浮地”），以切斷共模乾擾電壓的泄漏途徑，使乾擾無法進入。在低電平測試中，信號線隻應有一點接地且信號線的屏蔽層也須有一點接地，無論信號線和儀器儀表等均需加以屏蔽，把接地和屏蔽正確地結合起來使用，往往能解決大部分的乾擾問題。當有一個不接地信號源與一個接地放大器相連時，信號線屏蔽層應接至放大器的公共端。當有一個接地信號源與一個不接地放大器相連時，即使信號源端接的不是大地，信號線屏蔽層也應接至信號源的公共端，使之保持零電位，可有效切斷電位的泄漏電流，提高測量信號的抗乾擾能力，這是測量係統中常用的方法。

　　（2）儀表采用雙層屏蔽浮地保護技術：為提高儀器儀表抗共模乾擾能力，在放大器輸入部分浮地的同時，儀器儀表采用雙層屏蔽浮地保護。除利用表殼作一層屏蔽外，在儀器儀表內再用一個內屏蔽罩將放大器輸入部分屏蔽起來。在兩屏蔽層之間、在放大器輸入部分和內屏蔽層之間都不作電氣上的連接。內屏蔽層不要與儀器儀表外殼相接，而應單獨引出一根線作為保護屏蔽端與信號線的屏蔽層相連接，從而使保護屏蔽延伸到信號線全長，而信號線的屏蔽在信號源處一點接地，這樣使儀器儀表的輸入保護屏蔽及信號屏蔽對信號源穩定起來，處於等電位狀態。所以，屏蔽能用來降低耦合到導線上的共模電壓。

　　（3）應用平衡電路：一個係統的穩定程度取決於信號源、信號引線、負載的平衡以及其它雜散分布參數的平衡。為提高儀器儀表抗共模乾擾能力，采用平衡措施使兩線路上所轉換的電壓相等，以此來降低耦合到負載上的該部分共模電壓。

　　（4）電源引入乾擾的抑製：在儀器儀表內部主要的乾擾來自小功率變壓器產生的漏電流。為防止泄漏電流乾擾，可將變壓器初級繞組放在屏蔽層之內，並將屏蔽層接地，此時變壓器初級繞組上的相電壓通過對屏蔽層的分布電容，使漏電電流直接流入地，而不再流入放大器、測量電路和信號源中產生乾擾。為防止電源變壓器引入乾擾，采用三層屏蔽結構即電源變壓器初級屏蔽層直接與表殼接地，供電裝置的次級繞組與所有屏蔽層相接，放大器電源的次級繞組屏蔽層與放大器地處於等電位狀態。由電源引起的脈衝狀乾擾，對數字電路有較大影響，應在電源線路上加裝高頻濾波器，濾波器應裝在輸入和輸出引線都經過穿心電容進行濾波的鐵製屏蔽盒內。
智能數顯儀表應用中的乾擾與抑製（二）