宋長(zhǎng)勇

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 云南省昆明市 650000）

儀器儀表的干擾源較多，應(yīng)該清楚地了解相關(guān)的干擾要素，明確多種干擾源的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)合理的抑制，保證儀器儀表的正常工作狀態(tài)[1]。儀器儀表在實(shí)際使用的時(shí)候，若是受到了電磁的干擾，將會(huì)直接影響到設(shè)備的使用性能，對(duì)電磁兼容性進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與處理，可以讓儀器儀表正常工作，不會(huì)受到大幅度的電磁干擾。近些年，關(guān)于儀器儀表的抑制干擾問(wèn)題備受關(guān)注，國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，目的是為儀器儀表的正常使用提供有力的支持。

1 儀器儀表干擾要素分析

1.1 干擾源

儀器儀表實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，可能出現(xiàn)電磁干擾源，由此便與電磁系和電流系相互排斥。測(cè)量電壓的時(shí)候，電磁系的輻射作用明顯，由此表現(xiàn)出十分混亂的電波，直接影響到電流的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，電磁系內(nèi)部的混亂電波也能出現(xiàn)干擾源。干擾源的種類(lèi)較多，如導(dǎo)航系統(tǒng)、瞬間開(kāi)關(guān)、電暈放電和電磁脈沖等，不同的情況所產(chǎn)生的干擾形式不同。

1.2 干擾源的形成

如儀器儀表中的電源開(kāi)關(guān)，在特定的情況之下，可能會(huì)出現(xiàn)干擾電源開(kāi)關(guān)的因素，從而出現(xiàn)瞬間的連接和斷開(kāi)，由此便導(dǎo)致瞬間的電壓和電流出現(xiàn)，與雜散的電磁場(chǎng)呈現(xiàn)出連接的狀態(tài)，逐步演變?yōu)殡姶鸥蓴_模式；儀器儀表中的交流電壓在放大器中合理傳送至控制電路中的時(shí)候，能夠適當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，受到電磁系的影響。移?dòng)測(cè)量指針過(guò)程中，因電流的過(guò)大影響，電流轉(zhuǎn)換為電能的時(shí)候，也直接影響到電磁，便產(chǎn)生電磁脈沖，最終干擾到電流的基本走向，此時(shí)電磁脈沖便形成了電磁干擾源[2]。

1.3 干擾途徑

干擾信號(hào)本身存在著輻射場(chǎng)和似穩(wěn)場(chǎng)兩種說(shuō)法，在干擾信號(hào)的波長(zhǎng)比受干擾對(duì)象結(jié)構(gòu)尺寸影響較小的情況下，干擾信號(hào)便類(lèi)似于輻射場(chǎng)，輻射的實(shí)際電磁能量可以適當(dāng)進(jìn)入到受到干擾的通路中干擾信號(hào)，借助于耦合及漏電形式實(shí)現(xiàn)與絕緣支承物結(jié)合，在經(jīng)過(guò)了公共阻抗耦合之后，接觸受到一定干擾線路以及相應(yīng)的設(shè)備中，在干擾信號(hào)波長(zhǎng)比明顯的長(zhǎng)于干擾對(duì)象結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，則具體的干擾信號(hào)可以被認(rèn)定是似穩(wěn)場(chǎng)。儀器儀表對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行合理測(cè)量的時(shí)候，信號(hào)電波以及電磁波便能構(gòu)造出相應(yīng)的電磁場(chǎng)，在這樣環(huán)境之下，若是儀器儀表處于一種工作狀態(tài)，則實(shí)際干擾源能夠及時(shí)在這樣的空間磁場(chǎng)內(nèi)傳播相應(yīng)干擾電波。

1.4 回路串模及共模

所謂串模干擾，重點(diǎn)是指疊加于被測(cè)信號(hào)之上干擾，具體來(lái)源是周邊相對(duì)強(qiáng)勁的交變磁場(chǎng)，在使用儀器儀表的時(shí)候，低電平信號(hào)能夠直接承受著周邊磁場(chǎng)的影響，反映出交流電動(dòng)勢(shì)干擾模式。一旦出現(xiàn)串模干擾，被測(cè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，無(wú)法合理將其消除，可以適當(dāng)運(yùn)用具體的應(yīng)對(duì)方案，根據(jù)實(shí)際情況展開(kāi)科學(xué)分析。共模干擾主要是針對(duì)于外供電儀器儀表來(lái)說(shuō)，考慮到信號(hào)源側(cè)和輸入端側(cè)系統(tǒng)接地點(diǎn)差異，能夠在系統(tǒng)地電位上表現(xiàn)出明顯不同。如果電網(wǎng)系統(tǒng)中引入了這種干擾模式，一般是通過(guò)供電線路阻抗耦合出現(xiàn)干擾形式加以反映。因不同地存在著共模電壓，相應(yīng)接地點(diǎn)電位呈現(xiàn)出分布不合理的情況，考慮到接地點(diǎn)體現(xiàn)出的電位差，極易出現(xiàn)地環(huán)路電流問(wèn)題，要解決共模干擾的情況，需要將不同地加以隔離，避免形成回路。

2 儀器儀表受干擾的危害

2.1 高壓擊穿

在器件接收到電磁能量之后，能夠轉(zhuǎn)化。將轉(zhuǎn)變?yōu)榇箅娏鳎羰翘幱诟咦杼?，則會(huì)轉(zhuǎn)化為高電壓。一旦發(fā)生此類(lèi)情況，均能直接的引起接點(diǎn)以及部件等的電擊穿現(xiàn)象，最終導(dǎo)致器件本身受到威脅，出現(xiàn)了被損壞和失效的問(wèn)題[3]。如脈寬是0.1μs 且電流幅值在1A的電流脈沖上，如果和1PF 的電容接點(diǎn)相互連接，能夠直接反映出100kV 的電壓，一旦發(fā)生了擊穿的問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致數(shù)百kHz 衰減正弦波振蕩問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，還易輻射出相應(yīng)的電磁波。

2.2 浪涌沖擊

對(duì)存在金屬屏蔽的電子設(shè)備進(jìn)行操作，其外殼殼體微波能量難以有效輻射至設(shè)備內(nèi)部，也可在外部殼體上表現(xiàn)出脈沖大電流，這種情況下，將會(huì)引發(fā)浪涌問(wèn)題，導(dǎo)致殼體上表現(xiàn)出浪涌流動(dòng)狀態(tài)，其縫隙以及孔洞等若是滲入電流，便會(huì)通過(guò)引線作用傳入至殼體電路中，由此直接影響到敏感器件，導(dǎo)致相對(duì)敏感器件被損壞。

2.3 器件損壞

除了上述提及到的相關(guān)危害外，器件本身極易受到瞬變電壓的影響，在瞬變電壓的干擾之下，短路損壞問(wèn)題較為常見(jiàn)，很多時(shí)候是因?yàn)楣β瘦^大所產(chǎn)生燒毀問(wèn)題，或者是在PN 結(jié)有著較高的電壓，直接出現(xiàn)了擊穿問(wèn)題。不管是集成電路還是存儲(chǔ)器，均能受到相應(yīng)干擾，應(yīng)該重視該類(lèi)問(wèn)題的存在。以半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體器件的Z 低損壞有效功率是1μs、10 W，相對(duì)敏感的器件則是1μs、1 W，考慮到這類(lèi)特殊情況，為了避免器件的損壞問(wèn)題，應(yīng)該合理控制電壓。一般硅晶體管的E 極和B 極間體現(xiàn)出的反向擊穿電壓通常是2-5V，在溫度逐步升高的過(guò)程中，其呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢(shì)，干擾電壓也直接受到影響，發(fā)生損壞問(wèn)題。

2.4 電路傳遞受阻

電磁干擾可以直接影響到電子電路。結(jié)合實(shí)際情況加以判斷，在模擬電路中，一旦出現(xiàn)這種電磁干擾的問(wèn)題，將會(huì)在干擾強(qiáng)度逐步增大的時(shí)候，影響的幅度也大大增加，威脅到電路本身的性能和參數(shù)。若是數(shù)字電路，電磁干擾出現(xiàn)極易讓信號(hào)電平發(fā)生明顯的變化，最終直接影響到數(shù)據(jù)鏈傳輸過(guò)程中的準(zhǔn)確度，如果未能及時(shí)采取抑制措施，將會(huì)影響到后續(xù)的實(shí)際工作進(jìn)展。

3 儀器儀表抑制干擾的有效策略

多種干擾能夠直接影響到儀器儀表的使用，因此需要在制作階段關(guān)注干擾的抑制，同時(shí)還應(yīng)該在設(shè)計(jì)方面重視兼容性的存在[4]。

3.1 借助于屏蔽場(chǎng)的作用

最為直接的方式就是屏蔽，適當(dāng)借助于減少電磁場(chǎng)穿透力的方式，使屏蔽效果顯現(xiàn)出來(lái)。通常會(huì)運(yùn)用到隔離和衰減輻射干擾手段，依照實(shí)際工作原理來(lái)看，可以通過(guò)以下幾種形式加以實(shí)現(xiàn)：首先是靜電屏蔽，相應(yīng)屏蔽體適當(dāng)運(yùn)用電阻較低的金屬材料制作而成，通過(guò)接地的基本途徑，使電路間的電磁干擾能夠得到有效的處理；其次是電磁屏蔽，重點(diǎn)是運(yùn)用了與上述相關(guān)舉措相似的屏蔽體，運(yùn)用了電阻較低的金屬材料，適當(dāng)使用金屬本身特性，完成對(duì)電磁場(chǎng)中電磁的合理吸收和反射，由此達(dá)到相對(duì)理想的屏蔽效果。再者是磁屏蔽，主要是利用了與上述相關(guān)措施完全不同的屏蔽體，選用富有高飽和度、導(dǎo)磁效果的磁性材料，在損耗以及吸收電磁的過(guò)程中，彰顯出相對(duì)應(yīng)的屏蔽作用，避免承受著低頻磁場(chǎng)的影響。

3.2 濾波器的抑制效果

在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用到的電子設(shè)備具備有防電磁干擾的功能，適當(dāng)使用靜電防護(hù)功能中的相關(guān)要領(lǐng)，達(dá)到理想的防干擾效果。電磁干擾濾波器可以達(dá)成這一基本目的，在一定程度上避免電磁干擾，彰顯出合理的抑制效果。作為電磁設(shè)備防電磁干擾的重要儀器，電磁干擾濾波器應(yīng)該體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，除了表現(xiàn)出低通濾波效果外，還應(yīng)該將靜電防護(hù)功能加以體現(xiàn)，由此避免設(shè)備中的噪聲泄露，規(guī)避電磁的干擾問(wèn)題，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，防護(hù)靜電放電[5]。

3.3 利用接地體減少干擾

一旦出現(xiàn)干擾的問(wèn)題，將會(huì)影響到儀器儀表的正常使用功能，落實(shí)接地設(shè)計(jì)是合理抑制干擾的有效方式，適當(dāng)運(yùn)用科學(xué)的接地方法，可以確保儀器儀表的正常使用功能。接地法的運(yùn)用重點(diǎn)是借助于大地的巨大電阻效用，使電流能夠被合理引入至大地中，促使相應(yīng)電流能夠被有效忽略，即便是出現(xiàn)電磁，也可將其忽略不計(jì)，合理控制電磁干擾力度，達(dá)到理想的抑制效果。在設(shè)計(jì)地線的時(shí)候，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注交流電源以及直流電源分開(kāi)處理，同時(shí)還需重視模板電路和數(shù)字電路的電源地、功率地及弱電地合理分開(kāi)，因具體的接地體無(wú)法在相對(duì)理想的情況下保持著零電位及零阻抗，甚至和理想值間存有較為明顯的差異，需要積極關(guān)注地線粗度的合理控制。儀器儀表抑制干擾電波形成的時(shí)候，需明確基本目的，重點(diǎn)是精準(zhǔn)測(cè)量電流和相關(guān)信號(hào)數(shù)值。抑制方式也被看作是間接發(fā)展的電磁兼容技術(shù)，能夠讓國(guó)家相關(guān)的技術(shù)舉措逐步完善和優(yōu)化，促使國(guó)家電子產(chǎn)品及電器中得以廣泛運(yùn)用，由此明確相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量情況。儀器儀表抑制干擾的方法在不斷地研究中，能夠穩(wěn)步提升相關(guān)設(shè)備性能，確保在實(shí)際工作中合理規(guī)避干擾問(wèn)題。

3.4 抑制電磁干擾源

儀器儀表電磁干擾源產(chǎn)生形式各異，想要進(jìn)行合理抑制，應(yīng)采取科學(xué)抑制方法，將多種干擾源加以明確。應(yīng)用濾波抑制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾源的合理遏制，可以讓儀器儀表正常工作。電子儀器儀表中合理運(yùn)用濾波器，能夠讓出現(xiàn)的電磁波得到有效過(guò)濾，同時(shí)還能屏蔽相對(duì)復(fù)雜和混亂的干擾電波。實(shí)際運(yùn)用濾波器過(guò)程中，應(yīng)全面分析電磁本身兼容性情況，針對(duì)需要到的特定電流、特定電阻等，研究人員還需注重電感線圈和電容器的有效結(jié)合，在濾波器中彰顯出實(shí)際運(yùn)用價(jià)值，滿(mǎn)足濾波器特性的同時(shí)，又可讓電磁兼容性更加明顯，適當(dāng)抑制電磁干擾源[6]。

3.5 合理控制敏感接收器

敏感接收器屬于接收電波的重要對(duì)象。儀器儀表本身可以受到電磁的影響，屬于一種相對(duì)敏感事物，在無(wú)法將干擾電波加以消除的時(shí)候，應(yīng)將干擾電磁合理轉(zhuǎn)移出電子儀表儀器中。對(duì)敏感接收器進(jìn)行抑制的途徑較多，重點(diǎn)是讓電磁波實(shí)現(xiàn)接地處理?？梢栽陔娮觾x器儀表上適當(dāng)安裝接地設(shè)備或者是相應(yīng)裝置，讓儀器儀表中實(shí)際產(chǎn)生干擾電磁波借助設(shè)備的接地導(dǎo)線作用進(jìn)行合理傳輸，適當(dāng)?shù)妮斎胫链蟮?，確保儀器儀表不會(huì)受到任何干擾。在安裝接地設(shè)備以及相應(yīng)裝置時(shí)，著重關(guān)注設(shè)備的狀態(tài)，必須保證處于零電位和零電阻狀態(tài)之下，由此才可將干擾電磁波吸引過(guò)來(lái)。接地設(shè)備中必須要重視傳輸性能優(yōu)良、粗短程度接地線，合理的減少干擾電磁波傳輸至大地的時(shí)間，設(shè)備使用的時(shí)候，應(yīng)積極重視避免回路的形成。

3.6 遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)

靜電場(chǎng)影響之下，導(dǎo)體中各點(diǎn)電位相等，為了規(guī)避電磁場(chǎng)的干擾，需要重視對(duì)信號(hào)源以及接收設(shè)備合理化屏蔽，明確電磁場(chǎng)耦合的隔斷。為確保信號(hào)的穩(wěn)定程度，需使用帶有屏蔽功能的電纜線，直接將儀表信號(hào)接入至控制室內(nèi)，若是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制室間存有相對(duì)較遠(yuǎn)的距離，如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾程度較強(qiáng)的時(shí)候，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇雙層屏蔽電纜，發(fā)揮出相對(duì)的應(yīng)用價(jià)值[7]。

3.7 采取合理的浮空方式

為保證儀器儀表的正常工作，同時(shí)也能抑制多種影響，需要采取浮空方式，讓線路以及設(shè)備不會(huì)受到明顯干擾，保證正常運(yùn)行。在浮空狀態(tài)下，多種干擾因素可以得到有效的抑制，尤其是距離問(wèn)題的影響，不會(huì)因干擾效果明顯，對(duì)儀器儀表的正常使用構(gòu)成威脅，因此可以考慮此類(lèi)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)逐步推進(jìn)的過(guò)程中，儀器儀表遍及人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，應(yīng)該積極重視儀器儀表可能受到的干擾問(wèn)題，不斷地探索和發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)對(duì)策略，適當(dāng)規(guī)避復(fù)雜情況，抑制電磁干擾程度，讓儀器儀表得以運(yùn)用到位。