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电子磅的抗干扰技术和措施

发布日期: 2019-11-21
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   电子磅的抗干扰技术和措施
  干扰问题的形成是由于干扰源的存在,抗干扰的原则就是抑制干扰源。这些干扰源发出的噪声通过一定的耦合通道,对仪表系统产生影响。为了避免和减少干扰的影响,在设计仪表时就应考虑其抗干扰能力,而找出并采取措施消除干扰源,也是同等的重要。
  为防止干扰的传播和耦合,常用抑制干扰源的措施有:信号导线的扭绞、屏蔽、接地(即为干扰信号提供泄放通路)、浮置(即阻断干扰信号的通路)、平衡、滤波和隔离等。其中,屏蔽(即静电屏蔽和磁场屏蔽两种)、屏蔽接地技术和措施是本文所要重点介绍的。因为尽管日益先进的仪表技术可采用各种相应的措施来抑制各种噪声,但以消除干扰源为目的的屏蔽和屏蔽接地技术,对绝大多数类型的干扰信号,都是一种有效的抑制手段,尤其对变化频率与称重信号一致的干扰信号。然而仪表技术就无法抑制,只有强化屏蔽措施,如双层屏蔽或同轴电缆等措施予以克服。
  电子磅称重传感器的抗干扰
  称重传感器与大地之间可以完全“浮地”,也可以通过外壳上的接地螺钉与接地粧有可靠稳定的连接,可视具体情况而定。如果在地电位变化较大的地点,称重传感器以浮地为宜;如果不存在由接地导线传播途径引入的干扰,则对于一般电子衡器,传感器与安装底座之间不设置绝缘垫,而是与电子衡器的预埋铁板或地脚螺钉直接连接。为满足抗共模干扰的要求,传感器与大地之间应设置专用接地粧,并与传感器外壳可靠连接。
  传感器妥善接地后,不但有效地抑制地电位变化引入地共模干扰,而且还能消除因空间电磁场、静电感应等影响因素而在桥路网络上产生的干扰信号,因为传感器外壳本身就是一个外屏蔽罩,可保护传感器的弹性体内部的应变片的电子线路。
  电子磅信号电缆的抗干扰仪表系统中的信号传输应用zui普遍的是有线传输,有线传输方式中多数为电压传输。由于信号线上传输的低电平电压信号很弱,一般为mV级;并要且通过一定距离传输至称重仪表。因此除有用信号外,因各种原因,经常会有一些与被测信号无关的电压或电流存入,从而使干扰进入称重仪表。为减少信号传输环节引入的干扰噪声,可采取以下有效措施:
  (1)信号电缆采用屏蔽电缆。在实践上中,我们多将屏蔽层在仪表处单端接地,也可在传感器处接地。但必须一点接地。
  (2)信号电缆应避开开动力线。若现场无法避免大功率动力线引起的工频电磁干扰噪声,则只能采用专用电缆金属防护管道的隔离式屏蔽措施。应该注意的是,非磁性屏蔽体对50Hz工频的磁场无屏蔽效果。必要时可将信号线穿入铁管中,并把铁管接地。由于铁管磁阻很小,进入铁管的磁场会大大降低,使信号线得到磁屏蔽。
  (3)电缆受到冲击、振动、弯曲时,其绝缘层与屏蔽层之间会产生局部的分离和摩擦,以致由于静电效应会在屏蔽层产生电荷运动。这种运动会以电容耦合、电磁耦合方式在信号线上产生噪声。必要时可采用同轴电缆加以克服。
  称重显示仪表的抗干扰称重仪表的抗干扰能力应从两个方面考虑:一是仪表的抗干扰设计;二是仪表内部线路与器件之间的抗干扰措施。以下主要介绍后者。
  (1)电源变压器的屏蔽和接地电源变压器会对表内的信号线路引起两方面干扰:一是220V/50Hz的民用电在初级线圈产生的磁通,不可能全部被有效地用于电压变换,铁心外会有漏磁通对测量线路形成干扰。二是由于种种原因,初级线圈引入的异常电压(如因交流电源负载突变等影响而进入仪表的高频干扰电压)、噪声电压(如因小功率电源变压器产生的泄漏电流能达数pA至数十^A,可引入50Hz且与信号叠加的工频干扰),可通过与二次线圈间的分布电容耦合,使次级输出电压发生变化,从而对各器件的工作电压产生变化或异常。针对这两种干扰途径,可分别采用以下措施:
  a)可在变压器周围包一层两头焊接成短路的铜皮或绕一组短路线圈,以抵消漏磁场。
  b可在初级次级绕组间另缠一层开路线圈或开路铜箔,并把其中一端接地,使干扰由初级绕组通过对屏蔽层的分布电容直接流入地,以隔离初级端引入的异常电压和噪声电压对次级绕组的影响。
  (2)放大器的屏蔽和屏蔽接地称重仪表的前置放大器是一个弱信号放大器,放大器周围存在杂散电磁场时,放大器的输入电路中某些重要元件处在这种变动的电场和磁场中,就会通过磁感应和静电感应产生干扰电压。为抑制外界的这种干扰,通常采用对称输入的差分放大器和单层浮置技术。
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