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地磅称重传感器的干扰来源及解决方法(二)

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地磅称重传感器的干扰来源及解决方法(二)

发布日期:2019-01-29 编辑: 点击:

地磅称重传感器的干扰来源及解决方法(二)

二、抗干扰的措施

1.供电系统的抗干扰技术

电网的尖峰脉冲干扰对传感器及仪器仪表的正常工作运行具有极其严重的危害,产生尖峰脉冲干扰的用电设备主要有:电焊机、大功率电机、可控机、继电接触器、带镇流器的充气照明灯以及电烙铁等。消除尖峰脉冲干扰可采用硬件和软 件相结合的方法来解决。

(1)在硬件上常用的消除尖峰脉冲干扰的方法有三种:在仪器仪表的交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制器,将尖峰电压集中的能量分配到不同的频率段上,从而削弱其对仪器仪表的破坏性;在仪器仪表的交流电源输入 端加装超级隔离变压器,利用铁磁共振原理来抑 制消除尖峰脉冲干扰;在仪器仪表的交流电源输入端并联上压敏电阻,利用尖峰脉冲到来时压敏电阻的电阻值减小以降低仪器仪表从电源分到的 电压,从而削弱尖峰脉冲干扰的影响。

(2)利用App方法来抑制消除尖峰脉冲干扰: 对于周期性的干扰,可以采用编程来进行时间滤波,也就是用程序控制可控硅导通瞬间不采样,从而有效地消除干扰。

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(3)采用硬件和App相结合的看门狗Watch-dog技术来抑制消除尖峰脉冲干扰的影响:在定时器定时到来之前,CPU访问一次定时器,让定时器重新开始计时,正常程序运行,该定时器不会产生溢出脉冲,watchdog就不会发挥作用。一旦 尖峰脉冲干扰出现了 “飞程序”则CPU就不会在 定时到来之前访问定时器,因而定时信号就会出现,从而引起系统自动复位中断,确保仪器仪表重新回到正常的程序上来。

(4)实行电源分组供电,即将实行电机的驱动电源与控制电源分开供电,以防止设备间的相互干扰。

(5)采用噪声滤波器将可以有效地抑制消除交流伺服驱动器对其他设备的干扰。此方法对以上几种干扰现象都可以有效地抑制。

(6)采用隔离变压器来消除干扰。考虑到高频噪声通过变压器主要不是依靠变压器初级和次级线圈间的互感耦合,而是依靠变压器初级和次级线圈间的寄生电容耦合的,因此隔离变压器的初级和次级线圈之间均应采用屏蔽层隔离,以减少 其分布电容,从而提高仪器仪表的抗共模干扰的 能力。

(7)采用抗干扰性能比较高的电源,如利用频谱均衡法设计的高性能抗干扰电源。这种高性能抗干扰电源抵抗随机干扰非常有效,这种电源能把高尖峰的扰动电压脉冲转换成低的电压峰值(电压峰值小于TTL电平的电压,但是干扰脉冲 的能量不变,从而可以有效地提高仪器仪表及传 感器的抗干扰能力。

2.信号传输通道的抗干扰技术

信号传输通道的干扰可以应用光电耦合隔离的措施来解决。在长距离传输过程中,采用光电耦合器,可以将控制系统与输入通道、输出通道电路之间的联系以及伺服驱动器的输入通道、输出通道电路之间的联系切断。如果在信号传输通 道电路中不采用光电隔离措施,外部的尖峰脉冲 干扰信号就会进入系统或直接进入伺服驱动系统装置中,产生一种干扰现象。

光电耦合的主要优点是能够有效地抑制尖峰脉冲干扰以及其他各种噪声干扰,使信号传输过程中的信噪比得到大大地提高。噪声干扰虽然有较大的电压幅度,但是能量很小,只能够形成微弱的电流,而光电耦合器输入部分的发光二极管 是在电流状态下工作的,其导通电流一般为 10mA'15mA,所以即使有幅度很大的干扰,这种 干扰也会因为由于不能提供足够的电流而被抑制

消除掉。

其次,信号传输通道的干扰可以通过采用双绞屏蔽线长线传输的措施来解决。信号在传输的过程中也会受到电场、磁场以及地阻抗等干扰因素的影响,因此,采用接地屏蔽线将可以极大地减少电场的干扰。双绞屏蔽线与同轴电缆相比, 虽然其频带较差,但是其波阻抗较高,抗共模噪声能力很强,使得各个小环节的电磁感应干扰能够互相抵消。另外,在信号长距离传输的过程中, 一般均采用差分信号传输,这样可以提高信号的 抗干扰性能。采用双绞屏蔽线长线传输可以有效地对电磁感应干扰、漏电流感应干扰以及射频干扰等干扰源进行抑制和消除。

3.局部误差的消除技术

在低电平的测量中,对于在信号传输路径中所使用的威构成的材料必须给予严格的关注,在简单的电路中遇到的焊锡、导线以及接线柱等都可能产生实际的热电势。由于它们经常是成 对地出现因此尽量使这些成对的热电势保持在 相同的温度下是很有效的方法。两个不同厂家生 产的标准导线如镍铬一康铜线的接点可能产 生0.2mV/C的温漂,这相当于高精度低漂移的运 放管OP27C0的温漂,也相当于是斩波放大器 7650CPA温漂的两倍。为此一般采用热屏蔽及散热器沿等温线排列,或者将大功率电路与小功率电路分开等办法来解决,这样做的目的是使热 梯度减小到小。

此外,采用插座开关、接插件及继电器等形式虽然能够使得更换电器元件以及组件方便一些,但缺点是有可能产生接触电阻、热电势或者两者兼而有之,其造成的后果是增加了低电平分辨率的不稳定性,也就是说这种方法比直接连接系统的分辨率要差、精度要低、噪声增加并且降低了可靠性。因此,在低电平放大电路中应尽可能地不使用插座开关、接插件,这是减少电路故障、 提高精度的重要措施。

在微伏信号放大电路中,焊锡也可能成为低电平的故障,因为在焊锡的焊点上也产生热电势。因而,在微伏信号放大电路的输入电路中应采用特殊的低温焊锡,比如kestErl544型焊锡,甚至还有这样的情况:必须在一条线路中将其一处仔细地切断,再用焊锡焊接起来以用于补偿另一条线路中搭接处或焊锡点上所产生的热电势。

4.接地问题的处理技术

在低电平放大电路中合理地使用“接地”将能够有效地抑制“地”噪声的干扰,这是减少“地”噪声干扰的重要措施,必须予以特别注意。当使用单电源供给多个传感器或仪器仪表时,应尽量减少接地电阻引起传入的干扰。如果供电电源的压降必须减低到小,则电源“高”端导线 也可以按以上相似的方法接线。对于有多个电源以及多个传感器或仪器仪表的系统那么就需要考虑得更多更全面一些,一般来说不管电源是哪一个供给的,都要将地线汇集到同一个公共点上,然后再和系统的公共端连接在一起,使得所有的电源1上的负载都回到电源1的公共端上,所有 的电源2上的负载也都回到电源2的公共端上, 用一根粗导线将公共端连接在一起。在多个 电源的系统中,可能需要进行判断性试验,以便 确定地线的连接方法,进而能够得到抑制消除干 扰的解决方案。

为了便于信号的传输和变换,在DINIEC381的标准中规定了允许的电流值与电压值。一般常用的电压信号的电压值是0V -10V,电流信号的电流值是0mA ~ 20m A或4mA ~ 20m A,这些信号通常都用于远距离的传输。电压信号在传输的过程当中要受到很多诸如周围环境干扰及传输距离 等条件的制约,而电流信号在传输的过程当中干 扰对它的影响要小许多,因此在传输的过程当中大家应尽量采用电流信号来进行信号的传输。在 测量的回路中如果有接地点,则在两个接地点之 间会产生电位差,这种电位差对测量的结果会产 生很大的影响,因而应当尽量避免在测量的回路 中有接地点。但如果必须接地时,则此时就必须 将接地用回路隔离开来,以避免造成测量误差。

有源数字元器件在开和关时会在电源线上产 生一个快速瞬息的电流变化,这个变化的电流在导线电感上不仅会产生正的电压降,而且还会产生负的电压降。这种电压的变化就会形成干扰在主线路上传输。另外,在电源中的换向操作单元如频率器等同样也会产生干扰,这个干扰作为 窄带频率能量通过耦合进入电源导线并传播,因而连接在的电路必须将这些高频的干扰电压,通过用低通滤波器的方法来滤除掉。

5.App滤波的抗干扰技术英亚体育注册

App滤波技术是智能传感器以及智能仪器仪表所独有的,可以对包括频率很低的干扰信号(如0.01H》在内的各种干扰信号进行滤波,并且一个数字滤波程序能够为多个输入通道来共同服务使用。通常使用的App滤波方法分别 为平均值滤波、中值滤波、限幅滤波以及惯 性滤波。

平均值滤波,这种方法即是把M次采样的自述平均值作为滤波器的输出,也可以根据需要来增加新鲜采样值的比重,从而形成加权平均值滤波。

中值滤波,这种方法即是把M次连续采样的值进行排序,取这些采样值中的中位值来作为滤波器的输出,这种方法对于缓变过程中的脉冲干扰其滤波效果比较良好。英亚体育注册

限幅滤波,这种方法是根据采样周期和真实信号的正常变化率来确定相邻两次采样的可能的差值△,并将本次的采样值与上次的采样值的差值与△值进行比较,其差值小于等于△值的信号被确认为是有效信号,而大于△值的信号则被作为噪声来处理。


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