测试系统的抗干扰设计

　　1　引言

　　测试系统一般都安装在工业现场,与之相连的被测对象及待测参数往往遍布整个测试区域,这些环境一般都比较恶劣,干扰源比较复杂,所有干扰都有可能给测试系统的正常运行带来致命的危害。因此,抗干扰设计必然成为测试系统不可缺少的任务。

　　2　测试系统干扰的来源

　　根据干扰源的不同,干扰可以分为内部干扰和外部干扰。

　　内部干扰指设备内部带电微粒无规则运动产生的噪声,包括热噪声、散粒噪声、低频噪声和接触噪声等。内部干扰的抑制主要靠改进工艺和元器件的质量来实现。

　　外部干扰是指系统外部由于环境或人为干扰引起的干扰。环境干扰对一般工业检测系统的影响不大,人为干扰影响较大的主要是放电噪声干扰和电气设备干扰。放电噪声指由各种放电现象引起的噪声,是对电子设备影响最大的一种噪声干扰。电气设备干扰主要有工频干扰、射频干扰和电子开关通断干扰。对于输入阻抗高和灵敏度高的测试系统,大功率输电线,甚至是一般的室内交流电源线都会因为工频感应而产生干扰,这种干扰就是工频干扰;高频感应加热、高频介质加热和高频焊接等工业电子设备通过辐射或通过电源线给附近的测试系统带来的干扰就是射频干扰;电子开关、电子管、晶闸管等大功率电子开关由于通断速度极快,电路电流和电压产生剧变,行程冲击脉冲而行成的干扰就是电子开关通断干扰。

　　3　测试系统干扰的传播途径

　　干扰必须通过一定的传播途径才能影响到测试系统,主要包括以下几个方面:

　　(1)静电感应干扰。如图1所示,导线1的电位会在导线2上感应出对地的电压。当把两根信号线与动力线平行敷设时,由于动力线到两信号线的距离不相等,分布电容也不相等,因此在两根信号线上会产生电位差。但是,如果把信号线扭绞在一起,就能使电场在两信号线上产生的电位差大为减小。

　　(2)电磁感应干扰。干扰电流会产生交变磁场,它可通过互感作用在另一回路引起感应电动势。因此,信号源与仪表之间的连接导线以及仪表内部的配线都会通过磁耦合在电路中形成干扰,像工程中使用的大功率变压器、交流电机、高压电网等周围空间中存在的强交变磁场对仪表的闭合回路将会产生极大的感应电势干扰。

　　(3)电源线干扰。交流供电线路的分布会构成吸收各种干扰的网络,而且十分方便的以电路传导的形式遍布各处,并通过电源引线进入各种电子设备造成干扰。

　　(4)公共阻抗干扰。两个以上电路共有一部分阻抗,一个电路的电流经共阻抗所产生的电压降就成为其它电路的干扰源。如图2所示,RC是公共阻抗,Z₁和Z₂分别是两个电路的等效阻抗,C点电压可以看作是Z₁和RC对电源V的分压或者Z₂和R_C对V的分压。若Z₁和Z₂不相等,则Z₁和Z₂将彼此产生干扰。