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電子磅的抗干擾技術和措施

發(fā)布日期: 2019-11-21
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   電子磅的抗干擾技術和措施
  干擾問題的形成是由于干擾源的存在,抗干擾的原則就是抑制干擾源。這些干擾源發(fā)出的噪聲通過一定的耦合通道,對儀表系統(tǒng)產(chǎn)生影響。為了避免和減少干擾的影響,在設計儀表時就應考慮其抗干擾能力,而找出并采取措施消除干擾源,也是同等的重要。
  為防止干擾的傳播和耦合,常用抑制干擾源的措施有:信號導線的扭絞、屏蔽、接地(即為干擾信號提供泄放通路)、浮置(即阻斷干擾信號的通路)、平衡、濾波和隔離等。其中,屏蔽(即靜電屏蔽和磁場屏蔽兩種)、屏蔽接地技術和措施是本文所要重點介紹的。因為盡管日益先進的儀表技術可采用各種相應的措施來抑制各種噪聲,但以消除干擾源為目的的屏蔽和屏蔽接地技術,對絕大多數(shù)類型的干擾信號,都是一種有效的抑制手段,尤其對變化頻率與稱重信號一致的干擾信號。然而儀表技術就無法抑制,只有強化屏蔽措施,如雙層屏蔽或同軸電纜等措施予以克服。
  電子磅稱重傳感器的抗干擾
  稱重傳感器與大地之間可以*“浮地”,也可以通過外殼上的接地螺釘與接地粧有可靠穩(wěn)定的連接,可視具體情況而定。如果在地電位變化較大的地點,稱重傳感器以浮地為宜;如果不存在由接地導線傳播途徑引入的干擾,則對于一般電子衡器,傳感器與安裝底座之間不設置絕緣墊,而是與電子衡器的預埋鐵板或地腳螺釘直接連接。為滿足抗共模干擾的要求,傳感器與大地之間應設置接地粧,并與傳感器外殼可靠連接。
  傳感器妥善接地后,不但有效地抑制地電位變化引入地共模干擾,而且還能消除因空間電磁場、靜電感應等影響因素而在橋路網(wǎng)絡上產(chǎn)生的干擾信號,因為傳感器外殼本身就是一個外屏蔽罩,可保護傳感器的彈性體內(nèi)部的應變片的電子線路。
  電子磅信號電纜的抗干擾儀表系統(tǒng)中的信號傳輸應用zui普遍的是有線傳輸,有線傳輸方式中多數(shù)為電壓傳輸。由于信號線上傳輸?shù)牡碗娖诫妷盒盘柡苋?,一般為mV級;并要且通過一定距離傳輸至稱重儀表。因此除有用信號外,因各種原因,經(jīng)常會有一些與被測信號無關的電壓或電流存入,從而使干擾進入稱重儀表。為減少信號傳輸環(huán)節(jié)引入的干擾噪聲,可采取以下有效措施:
  (1)信號電纜采用屏蔽電纜。在實踐上中,我們多將屏蔽層在儀表處單端接地,也可在傳感器處接地。但必須一點接地。
  (2)信號電纜應避開開動力線。若現(xiàn)場無法避免大功率動力線引起的工頻電磁干擾噪聲,則只能采用電纜金屬防護管道的隔離式屏蔽措施。應該注意的是,非磁性屏蔽體對50Hz工頻的磁場無屏蔽效果。必要時可將信號線穿入鐵管中,并把鐵管接地。由于鐵管磁阻很小,進入鐵管的磁場會大大降低,使信號線得到磁屏蔽。
  (3)電纜受到?jīng)_擊、振動、彎曲時,其絕緣層與屏蔽層之間會產(chǎn)生局部的分離和摩擦,以致由于靜電效應會在屏蔽層產(chǎn)生電荷運動。這種運動會以電容耦合、電磁耦合方式在信號線上產(chǎn)生噪聲。必要時可采用同軸電纜加以克服。
  稱重顯示儀表的抗干擾稱重儀表的抗干擾能力應從兩個方面考慮:一是儀表的抗干擾設計;二是儀表內(nèi)部線路與器件之間的抗干擾措施。以下主要介紹后者。
  (1)電源變壓器的屏蔽和接地電源變壓器會對表內(nèi)的信號線路引起兩方面干擾:一是220V/50Hz的民用電在初級線圈產(chǎn)生的磁通,不可能全部被有效地用于電壓變換,鐵心外會有漏磁通對測量線路形成干擾。二是由于種種原因,初級線圈引入的異常電壓(如因交流電源負載突變等影響而進入儀表的高頻干擾電壓)、噪聲電壓(如因小功率電源變壓器產(chǎn)生的泄漏電流能達數(shù)pA至數(shù)十^A,可引入50Hz且與信號疊加的工頻干擾),可通過與二次線圈間的分布電容耦合,使次級輸出電壓發(fā)生變化,從而對各器件的工作電壓產(chǎn)生變化或異常。針對這兩種干擾途徑,可分別采用以下措施:
  a)可在變壓器周圍包一層兩頭焊接成短路的銅皮或繞一組短路線圈,以抵消漏磁場。
  b可在初級次級繞組間另纏一層開路線圈或開路銅箔,并把其中一端接地,使干擾由初級繞組通過對屏蔽層的分布電容直接流入地,以隔離初級端引入的異常電壓和噪聲電壓對次級繞組的影響。
  (2)放大器的屏蔽和屏蔽接地稱重儀表的前置放大器是一個弱信號放大器,放大器周圍存在雜散電磁場時,放大器的輸入電路中某些重要元件處在這種變動的電場和磁場中,就會通過磁感應和靜電感應產(chǎn)生干擾電壓。為抑制外界的這種干擾,通常采用對稱輸入的差分放大器和單層浮置技術。
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