□李传伟性进行了分析，阐述了干扰仪器仪表正常工作的身分并对其作了具体分析，针对具体问题提出了具体的解决和预防办法，为提篼仪器仪表靠得住性供给了根据。 在工业临盆中，仪器仪表应用过程中有时会产生故障。应用概率统计的办法对其进行定性分析，可以发明个中的内涵规律，从而进步仪器仪表的靠得住性。 1仪器仪表的靠得住性分析仪器仪表的靠得住性是评价其质量短长的重要指标之一。靠得住性用概率表示时称为靠得住度，就是在规定的时光和规定应用前提下，无故障地发挥运行功能的概率。 我们可以从理论和实际两方面对靠得住度进行分析1.1理论靠得住度分析设靠得住度为R，弗成靠度为F），红外分光光度计由光源发出的光，被分为能量均等对称的两束，一束为样品光通过样品，另一束为参考光作为基准，则有R（t）+F（=l（1）（对时光微分，可得故障产生的时光概率，即故障密度函数为由此得故障率为（3）故障率A（表示在时光内尚未产生故障的靠得住度RG）鄙人一单位时光内可能产生故障的前提概率。 在理论上，正常应用状况下，故障率A（t）是不随时光而变更的，A（=A=常数，因而对（3）式积分可得1可见，跟着应用时光的延长，仪器仪表的靠得住性是降低的，在安装初期靠得住性最高。 理论靠得住性曲线1.2实际靠得住度分析实际与理论差别很年夜。在实际应用中，我们看到仪器仪表往往在安装后短时光内出现故障很多；然后在较长一段时光内相对稳定，故障少；在最后―段时光内故障又年夜幅增长，仪器仪表靠得住性降低。 经由总结，靠得住性特点曲线产生变更，如所示。 实际靠得住性曲线由可看出，其特点曲线共分为三段。 在仪器仪表安装运行初期即~时光内，仪器仪表靠得住性较差。分析可知，此时之所以出现故障，多是设计与临盆工艺欠妥造成的。在设计时，元件的选用、逻辑电路的设计本身存在不完美、不匹配的处所。尤其是如今的仪器仪表企业，年夜多半都是整机厂，其电子元器件等都要外购，而其筛选和老化处理电子元器件的时光和手段相对有限，加上仪器仪表应用单位初期操作人员技巧程度及新情况身分的影响，这就造成了在实际应用中，初始阶段仪器仪表靠得住性较低，而不合于理论上在初期仪器仪表靠得住性最高的分析。 在仪器仪表运行中心时代即q时光内，仪器仪表靠得住性相对均衡，故障少，接近理论状况。 这是因为在初期故障后，经由补缀、保护，仪器仪表元器件都已获得老化处理和考验，机械、光学、电子部件也未受到损耗或衰老，机能趋于稳定，操作人员技巧程度也获得了进步，与仪器仪表相配的四周情况也有了改良，从而使这段时光内仪器仪表出现故障少，靠得住性高。这一时代有时出现的故障，是因为随机身分影响而造成的。然则在此阶段为了进步测量的精度，须要对测试干扰进行重点处理，以达到测量的请求。 在仪器仪表应用后期即2时光后，仪器仪表故障增多，靠得住性年夜幅降低。这是因为仪器仪表的部分元件经由应用期后损耗严重，已超出了寿命刻日，从而造成仪器仪表的部分或全部功能掉灵，无法正常工作，须要改换仪器仪表元件或整机。 2仪器仪表的抗干扰设计如所示，在阶段，仪器仪表本身靠得住性相对均衡。但因为其应用的前提经常是很复杂的，除了有效的旌旗灯号外，经常会出现一些与被测旌旗灯号无关的电压或电流存在。这种无关的电压或电流旌旗灯号我们称之为“干扰”（也叫噪声）。干扰来源有很多种，平日所说的干扰是电气干扰，然则在广义上，热噪声、温度效应、化学效应、振动等都可能给测量带来影响，产生干扰。在测量过程中，假如不克不及清除这些干扰的影响，仪器仪表就不克不及够正常工作。 根据仪器仪表输入端干扰的感化方法，可分为差模干扰（串模干扰）和共模干扰。差模干扰是指干扰旌旗灯号与有效旌旗灯号相叠加的一种干扰；共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地点），在旌旗灯号接收器的两输入端同时出现的干扰。共模干扰只有在转化为差模干扰后，才对测量电路起干扰感化。 2.1干扰的来源干扰来自于干扰源，它们在仪器仪表表里都可能存在。在仪器仪表外部，一些年夜功率的用电设备以及电力设备都可能成为干扰源，而在仪器仪表内部的电源变压器、机电器、开关以及电源线等也均可能成为干扰源。 干扰的惹人方法重要有以下几种。 2.1.1电磁感应就是磁费合，旌旗灯号源与仪器仪表之间的连接导线、仪器仪表内部的配线经由过程磁耦合在电路中形成干扰。像我们在工程中应用的年夜功率的变压器、交换电机、高压电网等的四周空间中都存在有很强的交变磁场，而仪器仪表的闭合回路处在这种变更的磁场中将会产生感应电势。 感应电势可用下式计算：（5）：6―磁力线与面积4的垂线的夹角。 这种磁感应电动势与有效旌旗灯号串联，当旌旗灯号源与仪器仪表相距较远时，此情况较为凸起。见（a）和（b）。 为降低感应电动势，5、4或COS等项必须尽中国教导技巧设备2005. 36中国教导技巧设备2005.10量减小。所以将导线远离这些强用电设备及动力网、调剂走线偏向以及减小导线回路面积都是须要的。仅因为把两根旌旗灯号线以短的节距绞合，磁感应电动势就能降为原有的1/10~1/100.（b）I=10A时，=60mV电磁尤合干扰示意。1.2静电感应就是电的耦合，在相对的两物体中，假如个中一物体的电位产生变更，则因为物体间的电容而使另一物体的电位也产生变更。干扰源是经由过程电容性的耦合在回路中形成干扰，它是两电场互相感化的成果，如中所示。 电容性耦合干扰当干扰源产生的干扰以电压情势出现时，干扰源与旌旗灯号电路之间就存在容性（电场）耦合。这时干扰电压线电容耦合到旌旗灯号电路，形成干扰源。对于平行导线，因为分布电容较年夜，容性耦合较严重。在（a）中，导线1和导线2是两条平行线，4和（；2分别是各线对地的分布电容，（：12是两线间分布的辆合电容，h是导线1对地电压，/是导线2对地电阻。由（b）等效电路可得导线1电压经由过程耦合导线2上产生的电压R为当/1/加（C12+C2）时，（6）式可简化为此时V2按电容分压，这种耦合情况是严重的。 着耦合电容的增年夜而增年夜。 中，全自动红外测油仪一体化腔体内的水样采样装置、磁力搅拌萃取装置、油水分离过滤装置、排除废液废气装置、光学装置，导线1的电位会在导线2上感应出对地的电压当把两根旌旗灯号线与动力线平行铺设时，因为动力线到两旌旗灯号线的距离不相等，分布电容也不相等。 它在两根旌旗灯号导线上能产生电位差，有时可达几十毫伏甚至更年夜。当把旌旗灯号线扭绞时能使电场在两旌旗灯号线上产生的电位差年夜为减小；而在采取静电樊篱后，能使感应电势减小到原有的1/100经由过程电磁感应、静电感应所形成的干扰年夜部分是50Hz的工频干扰电压。其他的高频产生器、带整流子的电机等设备也会产生高频的干扰。因为雷云之间、雷云与年夜地间的放电，在配线上也能感应出异常电压。 2.1.3附加热电势和化学电势因为不合金属产生的热电势以及金属腐化等原因产生的化学电势，当它处于电回路时会成为干扰。 这种干扰年夜多以直流的情势出现。在接线端子板或是干夙继电器等处轻易产生热电势。 导线在磁场中活动时，会产生感应电动势。是以在振动的情况中把旌旗灯号导线固定是很有须要的。 以上这4种类型干扰都是和旌旗灯号相串联，也就是以串模干扰的情势出现。 2.1.5不合地电位引入的干扰在年夜地中，各个不合点之间往往存在电位差。 尤其在年夜功率的用电设备邻近，当这些设备的绝缘机能较差时，这一电位差更年夜。而在仪器仪表的应用中往往在输入回路会有两个以上的接地点，如许就会把不合接地点的电位差引入仪器仪表。这种地电位差有时能达l~lV，它同时涌如今两根旌旗灯号导线上。见。 共地尤合干扰电位差经由过程静电耦合的方法，能在两输入端感应出对地的合营电压，以共模干扰的情势出现。 因为共模干扰它不和旌旗灯号相叠加，它不直接对仪器仪表产生影响，但它能经由过程测量体系形成到地的泄漏电流。泄漏电流畅过电阻的耦合就能直接感化于仪器仪表，从而产生干扰。 2.1.6脉冲电压干扰脉冲电压可以或许感化于模仿电路之外，还可以对数字电路产生干扰。这些脉冲电压的产生源是开关、电机、继电器如许一些感性负载和产生放电的机械等。 在懂得了各类不合的干扰源之后，我们就可以针对不合的情况采取响应的办法。因为所有的干扰源都是经由过程必定的耦合通道而对仪器仪表产生影响的，所以我们可以经由过程割断干扰的耦合通道来克制干扰。平日采取的方法有旌旗灯号导线的扭绞、樊篱、接地、均衡、滤波、隔离等办法，一般会同时采取多种办法。 2.2干扰的克制常用的抗干扰办法比较多。要想克制干扰，必须对干扰作周全地分析，要在清除或克制噪声源、破坏干扰门路和减弱接收电路对噪声干扰的敏感性这三个方面采取办法。 清除噪声源是积极主动的办法。从原则上讲，红外测油仪厂家是一家专业的仪器仪表生产制造商，对于噪声源应予以清除。然则，实际上很多的噪声源是难以清除或是不克不及清除的。如泵运行时电机的电磁干扰就是不克不及够清除的。这时刻就必须采取防护办法来克制干扰。 2.2.1串模干扰的克制串模干扰与被测旌旗灯号所处的地位雷同，是以一旦产生串模干扰，就不轻易清除。所以应当起首防止它的产生。防止串模干扰的办法一般有以下这些：因为把旌旗灯号导线扭绞在一路能使旌旗灯号回路包抄的面积年夜为削减，并且是两根旌旗灯号导线到干扰源的距离能年夜致相等，分布电容也能年夜致雷同，所以能使由磁场和电场经由过程感应耦合进人回路的串模干扰年夜为减小。 为了防止电场的干扰，可以把旌旗灯号导线用金属包起来。平日的做法是在导线外包一层金属网（或者铁磁材料），外套绝缘层。樊篱的目标就是隔断干扰源，导线2为旌旗灯号导线，导线2对地电阻可认为是无穷年夜，并在导线外包裹樊篱层。我们可以清楚地看到樊篱层接地和不接地的两种情况。 中国教导技巧设备2005.10 37因为导线2与樊篱层之间存在有电容Q，在Q上无电流存在，所以导线2感应的电压=e3.假如把樊篱层接地，6=0，导线2上感应电压也减小到接近于。是以在实际应用中，樊篱层必须接地，不然对减小感应电压没有后果。不过，假如樊篱层长短铁磁性材料，那么对于工频的磁场干扰没有樊篱后果。这时可以经由过程将旌旗灯号线穿人铁管中而使导线获得磁樊篱。 对于变更速度很慢的直流旌旗灯号，可以在仪器仪表的输入端加人滤波电路，以使混淆于旌旗灯号的干扰衰减到最小。然则在实际的工程设计中，这种办法一般很罕用，这一点平日在仪器仪表的电路设计过程中就已经推敲了。 以上的几种办法主如果针对弗成避免的干扰场已经形成后的被动克制办法，然则在实际过程中，我们应当尽量避免干扰场的形成。比如留意将旌旗灯号导线远离动力线；合理布线，削减杂散磁场的产生；对变压器等电器元件加以磁樊篱等等。 2.2.2共模干扰的克制因为仪器仪表体系旌旗灯号多为低电平，是以，共模干扰也会使仪器仪表旌旗灯号产生畸变，带来各类测量的缺点。防止共模干扰平日采取的办法如下：平日仪器仪表和旌旗灯号源外壳为安然起见都接年夜地，保持零电位。旌旗灯号源电路以及仪器仪表体系也须要稳定接地，然则假如接处所式不恰当，将形成地回路导人干扰。如中就是这种情况，两点接地，存在地电位差从而产生共模干扰。是以，仪器仪表回路平日采取在体系处单点接地。然则事实上，旌旗灯号源侧对地弗成能完全绝缘。是以，从这个意义上来说，彻底清除地电位差形成的干扰是弗成能的。 所以，为了进步仪器仪表的抗干扰才能，平日在低电平测量仪器仪表中都把二次仪器仪表“浮地”，也就是将二次仪器仪表与地绝缘，以割断共模干扰电压的泄漏门路，使干扰无法进人。在实际应用中，我们平日将樊篱和接地结合起来应用，往往可以或许解决年夜部分的干扰问题。假如将樊篱层在旌旗灯号侧与仪器仪表侧均接地，则地电位差会经由过程樊篱层形成回路。因为地电阻平日比樊篱层的电阻小得多，所以在樊篱层上就会形成电位梯度，并经由过程樊篱层与旌旗灯号导线间的分布电容耦合到旌旗灯号电路中去，是以樊篱层也必须一点接地，并且旌旗灯号导线樊篱层接地应与体系接地同侧。 事实上，二次仪器仪表的外壳为了安然是须要接地的。而仪器仪表的输人端与外壳之间必定存在分布电容和漏阻抗，是以浮地弗成能把泄漏门路完全割断。如许，在须要的时刻，平日采取的是双层樊篱浮地保护，也就是在仪器仪表的外壳内部再套一个内樊篱罩。内樊篱罩与旌旗灯号输人端以及外壳之间均不做电气连接，内樊篱层引出一条导线与旌旗灯号导线的樊篱层相连接，而旌旗灯号线的樊篱在旌旗灯号源处一点接地。如许可使仪器仪表的输人保护樊篱及旌旗灯号樊篱使旌旗灯号源稳定起来，处于等电位状况，年夜年夜进步仪器仪表抗干扰的才能（具体可拜见）。即便如许，其实也是存在必定的泄漏电流的，然则克制干扰的办法就是为了让干扰旌旗灯号强度降低至相对与实际旌旗灯号强度来说可忽视的程度。 双层樊篱浮地保护别的，经常采取的抗干扰办法还有隔离，它也是经由过程阻拦干扰回路的形成来克制干扰。这些办法的感化是叠加的，我们平日会采取个中的一种或几种办法来进步旌旗灯号测量的抗干扰才能。 3结论仪器仪表的应用情况不合，存在的干扰源也就不合。对于工业临盆现场应用的测量体系，除了体系自身的干扰外，还应侧重推敲电气设备放电干扰和设备接通与断开引起电压或电流急变带来的干扰。 而对于野外应用的检测体系，抗干扰设计的重点是年夜气放电、年夜气辐射和宇宙干扰。抗干扰设计应根据产品的具体应用情况进行具体分析，找出重要干扰身分，选择有针对性的抗干扰办法。 |