淺談污水流量計的抗干擾問題

電磁干擾是指引起控制系統(tǒng)設(shè)備、 傳輸通道或系統(tǒng)性能下降的各種電磁效應。
干擾形成的全過程是由干擾源發(fā)出的干擾信號經(jīng)過耦合通道到達受干擾的設(shè)備上。 干擾的三個環(huán)節(jié)稱為干擾系統(tǒng)的三要素，即干擾源、干擾傳播途徑及受干擾設(shè)備。
1 電磁干擾的分類
在工業(yè)測控系統(tǒng)中， 電磁干擾是影響正常工作的重要問題，其產(chǎn)生即可能存在于系統(tǒng)內(nèi)部，即受到自身產(chǎn)生的干擾影響，也可能來自于系統(tǒng)外部，即受到外來干擾的影響。 在分析電磁干擾時，系統(tǒng)是指人們設(shè)計、管理和控制的電氣設(shè)備或電子設(shè)備整體。
1.1 內(nèi)部干擾
系統(tǒng)內(nèi)部的干擾源可分為：
（ 1 ）電源干擾。 電源干擾主要是從電源和電源引線浸入系統(tǒng)的。
（ 2 ）地線干擾。 地線干擾是由系統(tǒng)內(nèi)共用一個地線而引起的，當系統(tǒng)內(nèi)各部分電路的電流均流過公共地線時，會在地線上產(chǎn)生電壓降，形成相互影響的噪聲。
（ 3 ）信號通道的耦合干擾。 信號若需要很長的傳輸線時，信號在傳輸過程中很容易受到干擾， 導致所傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變或失真， 所產(chǎn)生的干擾主要有傳輸線周圍空間電磁場對傳輸線的電磁感應干擾： 當兩條或兩條以上所傳輸信號強弱不同的信號線相互靠的很近時， 通過線間分布電容和互感而形成的線間干擾，即傳輸線的線間串擾。
1.2 外部干擾
系統(tǒng)外部的干擾源可分為：
（ 1 ）自然干擾。 自然干擾包括雷電和大氣層的電場變化。雷電能在傳輸線上產(chǎn)生幅值很高的高頻浪涌電壓， 對系統(tǒng)形成干擾。
（ 2 ）電力干擾。 隨著越來越多的電子設(shè)備接入電力主干網(wǎng)， 系統(tǒng)中會出現(xiàn)一些潛在的干擾。 這些干擾包括電力線干擾、電快速瞬變、電涌、電壓變化、閃電瞬變和電力線諧波等。
（ 3 ）工頻干擾。 供電設(shè)備和輸出線都產(chǎn)生工頻干擾，若信號傳輸線有一段與供電線平行， 這種低頻干擾就會耦合到信號線上成為干擾。
（ 4 ）射頻干擾。 通信設(shè)備、無線電廣播、電視、雷達等通過天線會發(fā)射強烈的電波。
（ 5 ）靜電放電。 采用現(xiàn)代芯片工藝，在很小的幾何尺寸上元件已經(jīng)變得非常密集，這些高速的、數(shù)以百萬計的晶體管的靈敏性很高，很容易受到外界靜電放電影響而損壞。
（ 6 ）汽車雜波 . 汽車在工作過程中產(chǎn)生甚高頻至特高頻頻段的雜波。
（ 7 ）放電干擾。 局部放電可以分為正電暈放電、負電暈放電和火花放電三種。
（ 8 ）輝光放電。 輝光放電即氣體放電。
（ 9 ）弧光放電。 弧光放電即金屬霧放電，zui典型的弧光放電是金屬電弧焊。
2 電磁干擾的傳播途徑
電磁干擾按傳輸途徑可分為兩大類：傳導干擾，主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過導電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾；輻射干擾，是指電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間傳給
另一個電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備。 從被干擾的敏感器來看，干擾耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩大類。
3 抑制電磁干擾的方法
針對電磁干擾的三要素， 提出以下三種解決電磁干擾問題的方法：
（ 1 ）抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾
① 屏蔽
屏蔽就是在兩個空間區(qū)域之間采用屏蔽體進行隔離，以控制電場、 磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應和輻射。
② 濾波
濾波是指各類信號按頻率特性分類并控制他們的方向，是對某些頻率點范圍內(nèi)的信號提供傳輸極點， 而對另一些頻
率點范圍內(nèi)的信號提供傳輸零點的技術(shù)。
③ 接地
地線是對接地的實施，即按一定的要求，用必要的金屬導體或?qū)Ь€把電路中的某些地電位連接起來，或?qū)㈦娮印㈦姎庠O(shè)備的某一部位和大地連接起來。
④ 布線
不同類型的信號分別由不同的電纜傳輸， 應避免信號線與動力電纜靠近平行敷設(shè)，以減少電磁干擾。
（ 2 ）切斷干擾的傳播途徑。
（ 3 ）提高敏感設(shè)備抗電磁干擾的能力（降低對干擾的敏感度）。
下面以我們公司使用的污水流量計為例， 說明采取的各種抗干擾措施：
污水流量計基于法拉第電磁感應定律的原理制成， 由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分結(jié)構(gòu)組成。
（ 1 ）不同廠家或同一廠家不同型號的流量計，在抗干擾的設(shè)計和制作工藝上有差異。 我們一般選擇抗*力強、符合要求的的流量計，例如科隆流量計。
（ 2 ）安裝點遠離變頻器、高壓設(shè)備和公路，以防電磁干擾。
（ 3 ）為流量計配置 UPS ，提供穩(wěn)定的電源。 經(jīng)過市場調(diào)研，我們選擇了ABG儀表集團系列的ABGTD型號（其額定容量是 1kVA ，而污水流量計的電源消耗是22VA ）就可以滿足要求了。 其工作原理圖如圖 1

輸入濾波：完成對輸入市電的濾波，為 UPS 提供干凈的電源。
輸出濾波：完成 UPS 輸出濾波，為負載提供干凈的電源。
（ 4 ）正確的敷設(shè)電纜
① 電源線用鎧裝屏蔽電纜，防干擾。
② 信號電纜與勵磁電纜分開套管（鐵管），用廠家提供的電纜。 考慮線間分布電容影響，信號電纜與勵磁電纜不宜過長。
③ 信號電纜、勵磁電纜與電源線分開安裝。
（ 5 ）為了使儀表可靠的工作，提高測量精度，不受外界寄生電勢的干擾，傳感器要有良好的單獨接地線。
接地含義：
（ 1 ）給信號源參考零電位；
（ 2 ）安全性要求（如雷擊）；
（ 3 ）抗外界干擾；
（ 4 ）接地點離傳感器越近越好，絕不能與其它設(shè)備接地點相連接，以免引入干擾。
接地方式有兩種：
（ 1 ）傳感器在金屬管道上的安裝：金屬管道內(nèi)壁沒有絕緣涂層，按圖 2 接地。

（ 2 ）傳感器在有絕緣涂料或者油漆的管道上的安裝：傳感器的兩端面應安裝接地環(huán)， 使管內(nèi)流動的被測介質(zhì)與大地短路。 否則，污水流量計可能無法正常工作。 按圖 3 接地。