地磅稱重傳感器的干擾來源及解決方法（二）

二、抗干擾的措施

1.供電系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

電網(wǎng)的尖峰脈沖干擾對(duì)傳感器及儀器儀表的正常工作運(yùn)行具有極其嚴(yán)重的危害，產(chǎn)生尖峰脈沖干擾的用電設(shè)備主要有：電焊機(jī)、大功率電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈以及電烙鐵等。消除尖峰脈沖干擾可采用硬件和軟 件相結(jié)合的方法來解決。

(1)在硬件上常用的消除尖峰脈沖干擾的方法有三種：在儀器儀表的交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻率段上，從而削弱其對(duì)儀器儀表的破壞性；在儀器儀表的交流電源輸入 端加裝超級(jí)隔離變壓器，利用鐵磁共振原理來抑 制消除尖峰脈沖干擾；在儀器儀表的交流電源輸入端并聯(lián)上壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來時(shí)壓敏電阻的電阻值減小以降低儀器儀表從電源分到的 電壓，從而削弱尖峰脈沖干擾的影響。

(2)利用軟件方法來抑制消除尖峰脈沖干擾: 對(duì)于周期性的干擾，可以采用編程來進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣，從而有效地消除干擾。

(3)采用硬件和軟件相結(jié)合的看門狗Watch-dog技術(shù)來抑制消除尖峰脈沖干擾的影響：在定時(shí)器定時(shí)到來之前，CPU訪問一次定時(shí)器，讓定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)，正常程序運(yùn)行，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖，watchdog就不會(huì)發(fā)揮作用。一旦 尖峰脈沖干擾出現(xiàn)了 “飛程序”則CPU就不會(huì)在 定時(shí)到來之前訪問定時(shí)器，因而定時(shí)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn),從而引起系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位中斷，確保儀器儀表重新回到正常的程序上來。

(4)實(shí)行電源分組供電，即將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開供電，以防止設(shè)備間的相互干擾。

(5)采用噪聲濾波器將可以有效地抑制消除交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其他設(shè)備的干擾。此方法對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。

(6)采用隔離變壓器來消除干擾。考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是依靠變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈間的互感耦合，而是依靠變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈間的寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈之間均應(yīng)采用屏蔽層隔離，以減少 其分布電容，從而提高儀器儀表的抗共模干擾的 能力。

(7)采用抗干擾性能比較高的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高性能抗干擾電源。這種高性能抗干擾電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，這種電源能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低的電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平的電壓，但是干擾脈沖 的能量不變，從而可以有效地提高儀器儀表及傳 感器的抗干擾能力。

2.信號(hào)傳輸通道的抗干擾技術(shù)

信號(hào)傳輸通道的干擾可以應(yīng)用光電耦合隔離的措施來解決。在長(zhǎng)距離傳輸過程中，采用光電耦合器，可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道電路之間的聯(lián)系以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入通道、輸出通道電路之間的聯(lián)系切斷。如果在信號(hào)傳輸通 道電路中不采用光電隔離措施，外部的尖峰脈沖 干擾信號(hào)就會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置中，產(chǎn)生一種干擾現(xiàn)象。

光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地抑制尖峰脈沖干擾以及其他各種噪聲干擾，使信號(hào)傳輸過程中的信噪比得到大大地提高。噪聲干擾雖然有較大的電壓幅度，但是能量很小，只能夠形成微弱的電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管 是在電流狀態(tài)下工作的，其導(dǎo)通電流一般為 10mA'15mA,所以即使有幅度很大的干擾，這種 干擾也會(huì)因?yàn)橛捎诓荒芴峁┳銐虻碾娏鞫灰种?/p>

消除掉。

其次，信號(hào)傳輸通道的干擾可以通過采用雙絞屏蔽線長(zhǎng)線傳輸?shù)拇胧﹣斫鉀Q。信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中也會(huì)受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及地阻抗等干擾因素的影響，因此，采用接地屏蔽線將可以極大地減少電場(chǎng)的干擾。雙絞屏蔽線與同軸電纜相比, 雖然其頻帶較差，但是其波阻抗較高，抗共模噪聲能力很強(qiáng)，使得各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾能夠互相抵消。另外，在信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)倪^程中, 一般均采用差分信號(hào)傳輸，這樣可以提高信號(hào)的 抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長(zhǎng)線傳輸可以有效地對(duì)電磁感應(yīng)干擾、漏電流感應(yīng)干擾以及射頻干擾等干擾源進(jìn)行抑制和消除。

3.局部誤差的消除技術(shù)

在低電平的測(cè)量中，對(duì)于在信號(hào)傳輸路徑中所使用的威構(gòu)成的材料必須給予嚴(yán)格的關(guān)注,在簡(jiǎn)單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能產(chǎn)生實(shí)際的熱電勢(shì)。由于它們經(jīng)常是成 對(duì)地出現(xiàn)因此盡量使這些成對(duì)的熱電勢(shì)保持在 相同的溫度下是很有效的方法。兩個(gè)不同廠家生 產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線如鎳鉻一康銅線的接點(diǎn)可能產(chǎn) 生0.2mV/C的溫漂，這相當(dāng)于高精度低漂移的運(yùn) 放管OP27C0的溫漂，也相當(dāng)于是斬波放大器 7650CPA溫漂的兩倍。為此一般采用熱屏蔽及散熱器沿等溫線排列，或者將大功率電路與小功率電路分開等辦法來解決，這樣做的目的是使熱 梯度減小到小。

此外，采用插座開關(guān)、接插件及繼電器等形式雖然能夠使得更換電器元件以及組件方便一些,但缺點(diǎn)是有可能產(chǎn)生接觸電阻、熱電勢(shì)或者兩者兼而有之，其造成的后果是增加了低電平分辨率的不穩(wěn)定性，也就是說這種方法比直接連接系統(tǒng)的分辨率要差、精度要低、噪聲增加并且降低了可靠性。因此，在低電平放大電路中應(yīng)盡可能地不使用插座開關(guān)、接插件，這是減少電路故障、 提高精度的重要措施。

在微伏信號(hào)放大電路中，焊錫也可能成為低電平的故障，因?yàn)樵诤稿a的焊點(diǎn)上也產(chǎn)生熱電勢(shì)。因而，在微伏信號(hào)放大電路的輸入電路中應(yīng)采用特殊的低溫焊錫，比如kestErl544型焊錫，甚至還有這樣的情況：必須在一條線路中將其一處仔細(xì)地切斷，再用焊錫焊接起來以用于補(bǔ)償另一條線路中搭接處或焊錫點(diǎn)上所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

4.接地問題的處理技術(shù)

在低電平放大電路中合理地使用“接地”將能夠有效地抑制“地”噪聲的干擾，這是減少“地”噪聲干擾的重要措施，必須予以特別注意。當(dāng)使用單電源供給多個(gè)傳感器或儀器儀表時(shí)，應(yīng)盡量減少接地電阻引起傳入的干擾。如果供電電源的壓降必須減低到小，則電源“高”端導(dǎo)線 也可以按以上相似的方法接線。對(duì)于有多個(gè)電源以及多個(gè)傳感器或儀器儀表的系統(tǒng)那么就需要考慮得更多更全面一些，一般來說不管電源是哪一個(gè)供給的，都要將地線匯集到同一個(gè)公共點(diǎn)上，然后再和系統(tǒng)的公共端連接在一起，使得所有的電源1上的負(fù)載都回到電源1的公共端上，所有 的電源2上的負(fù)載也都回到電源2的公共端上， 用一根粗導(dǎo)線將公共端連接在一起。在多個(gè) 電源的系統(tǒng)中，可能需要進(jìn)行判斷性試驗(yàn)，以便 確定地線的連接方法，進(jìn)而能夠得到抑制消除干 擾的解決方案。

為了便于信號(hào)的傳輸和變換，在DINIEC381的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了允許的電流值與電壓值。一般常用的電壓信號(hào)的電壓值是0V -10V,電流信號(hào)的電流值是0mA ~ 20m A或4mA ~ 20m A,這些信號(hào)通常都用于遠(yuǎn)距離的傳輸。電壓信號(hào)在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中要受到很多諸如周圍環(huán)境干擾及傳輸距離 等條件的制約，而電流信號(hào)在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中干 擾對(duì)它的影響要小許多，因此在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中我們應(yīng)盡量采用電流信號(hào)來進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在 測(cè)量的回路中如果有接地點(diǎn)，則在兩個(gè)接地點(diǎn)之 間會(huì)產(chǎn)生電位差，這種電位差對(duì)測(cè)量的結(jié)果會(huì)產(chǎn) 生很大的影響，因而應(yīng)當(dāng)盡量避免在測(cè)量的回路 中有接地點(diǎn)。但如果必須接地時(shí)，則此時(shí)就必須 將接地用回路隔離開來，以避免造成測(cè)量誤差。

有源數(shù)字元器件在開和關(guān)時(shí)會(huì)在電源線上產(chǎn) 生一個(gè)快速瞬息的電流變化，這個(gè)變化的電流在導(dǎo)線電感上不僅會(huì)產(chǎn)生正的電壓降，而且還會(huì)產(chǎn)生負(fù)的電壓降。這種電壓的變化就會(huì)形成干擾在主線路上傳輸。另外，在電源中的換向操作單元如頻率器等同樣也會(huì)產(chǎn)生干擾，這個(gè)干擾作為 窄帶頻率能量通過耦合進(jìn)入電源導(dǎo)線并傳播，因而連接在的電路必須將這些高頻的干擾電壓，通過用低通濾波器的方法來濾除掉。

5.軟件濾波的抗干擾技術(shù)貴州地磅

軟件濾波技術(shù)是智能傳感器以及智能儀器儀表所獨(dú)有的，可以對(duì)包括頻率很低的干擾信號(hào)（如0.01H》在內(nèi)的各種干擾信號(hào)進(jìn)行濾波,并且一個(gè)數(shù)字濾波程序能夠?yàn)槎鄠€(gè)輸入通道來共同服務(wù)使用。通常使用的軟件濾波方法分別 為平均值濾波、中值濾波、限幅濾波以及慣 性濾波。

平均值濾波，這種方法即是把M次采樣的自述平均值作為濾波器的輸出，也可以根據(jù)需要來增加新鮮采樣值的比重，從而形成加權(quán)平均值濾波。

中值濾波，這種方法即是把M次連續(xù)采樣的值進(jìn)行排序，取這些采樣值中的中位值來作為濾波器的輸出，這種方法對(duì)于緩變過程中的脈沖干擾其濾波效果比較良好。貴州地磅

限幅濾波，這種方法是根據(jù)采樣周期和真實(shí)信號(hào)的正常變化率來確定相鄰兩次采樣的可能的差值△,并將本次的采樣值與上次的采樣值的差值與△值進(jìn)行比較，其差值小于等于△值的信號(hào)被確認(rèn)為是有效信號(hào)，而大于△值的信號(hào)則被作為噪聲來處理。