随着电子工业领域的不断发展,自动化仪表系统在流程性工业领域的重要性日渐突出。仪表系统工作的稳定性、可靠性问题直接影响企业的安全平稳生产、产品质量,甚至影响企业的效益。事实上,仪表系统的工作环境非常复杂,周边存在着各种干扰源,使得仪表系统的仪表准确度降低,甚至不能正常、可靠工作。因此,为了能让仪表系统安全、稳定、可靠地工作,就要重视仪表系统的工作环境的干扰问题分析。
自动化水平在不断提高,许多的冶金工控企业都是在大量使用仪表检测来检查自动化水平,进行下一步的指导。在这个过程中,常常会出现问题,其中区主要的就是干扰问题,那我们又该如何解决这个问题,下面就来介绍几种常见的方法。
习惯上我们把对电测系统或仪器的测量结果起影响作用的各种外部或内部的无用信号称为干扰。干扰造成的虚假信号,不仅对设备本身造成损坏,甚至还会使整个控制系统因逻辑混乱造成控制失灵,形成生产事故,甚至停产。
1 干扰的类型
按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。
1.1共模干扰
共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的配电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O器件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。
1.2差模干扰
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,又叫串模干扰,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。 差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰①。
2 干扰的产生
在仪表系统中, 最常用的信号制是4 ~ 20mA DC 或1~5 V DC。被测量量先被转换成毫安或毫伏信号,由于二次仪表距离现场较远,因此,传输到控制系统处的,除了有用的信号外,经常还有一些与测量信号无关的电压或电流存在,这就是干扰。
干扰形成有3个环节: (1)干扰源;(2)对干扰敏感的接收电路; (3)干扰的传输途径。切断任何一个环节就会消除干扰。干扰的主要引入方式有以下几种。
2.1 电磁耦合
当传感器信号线直接处于强磁场下,或通过大电流的电网附近时,由于信号线通过信号源组成一闭合回路,因此在该回路中将产生感应电流(图1),此感应电动势EM与磁场变换频率及信号线回路面积成正比,而随电网的距离增加而减小,其关系式为: