仪表测控系统中的抗干扰技术
对测控系统中数据精度和系统抗干扰性的分析
２ 对系统数据精度的分析 － ２ （） １衡量指标 这里主要分析一下 Ａ Ｄ转换。衡 量 ＡＤ转换器好 坏主要有 ３ ／ ／ 个指 标： 转换精度 、 转换率 、 分辨率 。 模拟量是连续 的， 数字量是离散 的， 一般 是指某个范 围的模拟量对应某一 个数 字量 。所 以， 即使 是理想的输 出， 也会有误差 。 转换精度反映 了 Ａ Ｄ转换器 的实际输 出接 近理 想输出的程度 。转 ／ 换率是完成一次 ＭＤ转换所需时 间的倒数 ， 所反映 的是转换速度 。 分辨 率表 明能够分辨最小量 化信号的能力 。转换精 度通 常用数字量 的最低 有效位 （ Ｌ Ｂ 表示。设数字量 的最低有效位所对应 的模拟量 为 Ｄ， 即・Ｓ ） 称 为数字量 的最低有效 位当量。 （ ） 于系统数 据量精度 ２关 监控 仪器或外 界传感器的 自 身性 能会对 数据造成一定影 响 ，故测 控 系统对 于从外界监控仪器或传感器送 来的数据 ，只能保证其 原有的
艺和外部环境条件等。 实际应用中应根据具体情况找到影响系统可靠 、 安全运行的主要因素 。 在设计中 ， 应考虑满足抗干扰性的要求 。 一般分 为硬件抗干扰和软件抗干扰。 ３ 硬件抗干扰分析 ． １
硬件抗 干扰设计 的基 本原则是 抑制干扰 源 ， 切断干扰 传播途 径 ， 提高敏感器件 的抗干扰性能 。测控可用到 的方法如下 ： （） １抑制干扰源 系统 电路设计 中 ， 给每个 Ｉ Ｃ并接一个 ０１ Ｆ高频 电容 ， ．ｘ ｌ 以减少 Ｉ ｃ
单片机测控系统中的抗干扰设计
Байду номын сангаас
ｓ ｓｅ ａｃｒ ｉｇ ｔ ｈ ｏ ｉ ｅｉｂｌ ｙ ａ ｄ ｎｉｉｔｒｅｅ ｃ ｆｃｏｓ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｅ ｔｒｓ ｏ ｈ ｍｉ ｏ ｐｏ ｅｓｒ ｙｔｍ ｃｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｒｎ ｔ ｍｅ ｒｌ ｉｔ ｎ ａ ｔ ｎ ｅｆｒｎ ｅ ａ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｆａｕｅ ｆ ｔ ｅ ａ ｉ ｃ ｒｃｓｏ ｒ
切入 点 ，描述 了单 片机 测控 系统 干 扰 的 引入 原 因，然 后 从 软 件 抗 干 扰 设 计 与硬 件 抗 干扰 设 计 的
计算机测控系统的软件抗干扰技术研究
Ｏ 引 言
影响计算机测控系统可靠、安全运行 的主要原因是来 自系统内外的各种电气干扰。干扰源产生的干 扰通 过耦 合通 道对 测控 系统 发生 电磁 干扰 。干扰作 用 于测控 系统 的输入 通道 ，能使模 拟 信号 失真 ，数 字 信号出错 ；干扰作用于测控系统的输 出通道 ，能使输 出信号混乱 ，不能正常反应 系统工作的真实输出。 干扰作用于测控系统核心 ，能使计算机的 Ｃ Ｕ得到错误的地址信息 ，引起程序计数器 Ｐ Ｐ ｃ出错 ，导致程 序 失控 。许 多在实 验 室运行 良好 的测 控 系统 安装 到工业 现 场 ，常 常 由于干 扰 的原 因 ，使 系统 不 能正 常运 行 。常用的抗干扰技术主要有硬件抗干扰和软件抗干扰。但是微机控制系统的抗干扰不可能完全依靠硬 件来解决 。在许多复杂的控制环境下，软件抗 干扰往往能取得事半功倍 的效果 。因而软件抗干扰技术亦 越 来越 受 到工控 软件 设计人 员 的重视 。 微机软件抗干扰措施的出发点是：微机不仅在正常工作时能充分发挥智能作用 ，而且在系统因受干 扰而破坏正常工作时也应发挥其智能作用。如果采用硬件与软件结合的方法 ，充分 发挥软件智能作用 ，
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第２ ３卷 第 １期
２０ ０ ７年 １月
昆明冶金高等专科学校 学报
Ｊ ｕｎ ｆ ｎ ｎ ｔｌ ｒｙ Ｃ ｌ ｇ ｏ ｒａ ｏ ｍｉｇＭｅａｌ ｇ ｏｌ ｅ ｌ Ｋｕ ｕ ｅ
Ｖｏ． ３ １ ２ Ｎｏ １ ．
Ｊｎ ２ ０ ａ．０７
减轻意外事故的发生 。介绍 了干扰对计算机测控 系统的影 响 ，计 算机 测控 系统软 件抗 干扰 的前提 条件及 其常见
的 干扰 现 象 以 及 软件 抗 干 扰措 施 。
关键词 ： 算机 ； 计 测控 系统；抗 干扰 ；可靠性设 计
测量控制仪表使用中的防干扰措施分析
３ 对 测量 控 制仪表 中电磁 干 扰 的处理 方法
对于测量控常 ４ 仪表 的抗干扰措 施研究 需要在设计时采用高效 的抗 干扰屏蔽措施 。 而测量控制仪表系统在工业磁环境中要避 免内外 的电磁 干扰 ， 需要在设计 、 选 型、 安装和运行 维护上采用抑 制措施 ， 从 而提高装 置和设备 的抗干扰 能力 在源头上上抑 制干扰源 切 断 电磁干扰 的传播 途径。
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ６ ． １ 文 献标识码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ３｝ １ ３ — ０ ２ ８ ７ — ０ ２
引 言
测量控制仪表 是工业生产进步 的产物 ， 是人们对工业设备 和仪器进 பைடு நூலகம்测量和控制 的重要手段 。 如今 自动控制仪表在测量控制仪表中 占据重 要 的作用 ，这项技 术的应用可 以充分提高工 业生产的效率和质量 安全 ， 将 自动化控制技术和传 统的机械操作相互结合 ， 也利于提高企业 的经 济 效益 。一般而言 ， 工业生产中涉及到的 声光 以及计算机通讯技术都 是多 种技术和控制 的的综合应用， 促进 了测量控制 仪器的智能化 。但在 实际 的工业 生产中 ， 由于工业生产 的干扰 因素太 多 ， 严重影 响着测 量控制 仪 器的安全和正常工作， 为工业生产带来一定的隐患 。
测量 控 制仪 表使 用 中的 防干扰 措 施分析
吴 克
（ 开封东京空分集 团有 限公司
段 晶晶
河南省 开封市 ４ ７ ５ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在实 际生产 中， 由于工业生产 的现场 环境较为 复杂， 工业 自 动 化控制系统会 受到一些 因素的干扰 ， 这 是不可避免 的客观 问 题０ 许多 的干扰因素对测量控制仪表的 内外部 因素都有影响 ， 对于 电磁和 电流的干扰 ， 会影响测量装置和传输 环节 的测量 结果 。 本文通过 分析测量控制 仪表在 工作 中的干扰 分类和来源 ， 从而有针对性地提 出抗干扰 的措施 。 关键词 ： 测量控制仪表 ； 抗干扰 ； 措施
智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施卢宇
智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施卢宇发布时间：2023-05-16T10:16:41.051Z 来源：《中国科技信息》2023年5期作者：卢宇[导读] 现今智能仪器仪表中，由于元器件数量多、集成度高，各个元器件之间的干扰难以避免，为了更好地保障仪器仪表设备的运行可靠性，必须采取一系列的抗干扰措施。
深圳市科陆电子科技股份有限公司广东深圳 518000摘要：现今智能仪器仪表中，由于元器件数量多、集成度高，各个元器件之间的干扰难以避免，为了更好地保障仪器仪表设备的运行可靠性，必须采取一系列的抗干扰措施。
本文就智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施进行了详细的介绍和分析，为智能仪器仪表的开发和生产提供了可参考的依据。
关键词：智能仪器仪表；单片机；抗干扰措施1、智能仪器仪表的干扰来源1.1振动现象振动现象常常是由运输车辆、振动机械设备、机械震动等造成的，并且在智能仪器仪表应用时会对设备精度和稳定性产生不利影响。
在振动环境下，仪器仪表可能遇到以下问题：机械构件或结构出现振动疲劳损伤，导致仪器性能降低或无法正常工作；电子部件因振动引起间隙变小，直接接触，导致短路、断路等；各类测量设备会因振动而被扰动，导致误差甚至失灵。
1.2电磁传导干扰在智能仪器仪表的设计中，由于传输的信号还需要进一步处理和扩展，因此它们通常需要长电缆或者多个电路板之间的连接，而这些长电缆或连接导线就成为了干扰源，会产生各种不同类型的电磁传导干扰。
（1）电源干扰：电源电压的不稳定和噪声会引起智能仪器仪表中信号偏移和误差，影响精度和稳定性。
（2）地线干扰：由于设备线路所连接的地线，会使周围空气进入线路，在线路中产生电荷，从而干扰信号。
（3）邻近线干扰：由于过于接近的传输线之间相互干扰。
（4）共模干扰：由于共模信号线与普通信号线的距离很近，共模电流与普通电流的幅度相等时，会出现较强的干扰。
（5）磁场干扰：强磁场走线带来的干扰，一般位于电源橡皮和各种信号线附近。
自动化仪表干扰原因及抗干扰策略的研究 梁力
自动化仪表干扰原因及抗干扰策略的研究梁力摘要：随着社会不断发展，科技不断创新，我国生产自动化水平的持续提高，自动化控制仪表已被逐渐应用到了生产过程中。
各项仪表的应用为工作人员了解机械运行状态、压力情况，以及生产环境情况提供了量化的指标。
但受电磁波、机械运行以及运行温度与湿度等因素的影响，自控仪表系统很容易被干扰，进而导致仪表的显示数值出现误差。
可见，为进一步提高生产效率及安全性，有必要对仪表的防干扰问题进行研究。
关键词：自控仪表系统；原因；防干扰策略一、自动化仪表技术仪表自动控制系统是当前工业生产中较为常见的系统，它可以被视为“信息机器”，比起传统的工作方式而言，它的应用极大程度上提升了工业生产的信息化水平，并且帮助工作人员实现了对工业生产的高水平控制，直接影响着工业生产的方方面面。
仪表自动控制系统对工业生产的控制，可以理解为电信号的输入、转化以及输出。
在这一过程中，工作人员应当明确可能影响仪表自动控制系统信息传输出现不稳定以及不精准情况的干扰因素，并且展开相应措施，只有这样才能保证仪表自动控制系统的价值能够得到实现。
当前，影响仪表自动控制系统的干扰因素可以分为以下几种。
二、自控仪表系统的干扰表现1.电磁干扰电磁干扰，为电磁流量计、液位计，以及浓度计的常见干扰类型。
鉴于上述仪器的功能，均需在电磁环境下发挥。
因此一旦产生电磁干扰，仪器测量指标的准确度必然会受到影响。
仪表运行过程中，电与磁可经电路与磁路对仪表产生干扰。
如仪表运行周围环境存在强磁场，则测量仪表的电路与导线时，往往可见明显的干扰电压。
上述现象表明，仪表周围的电磁环境已经对其运行的可靠性，及其参数显示的准确度造成了影响。
需立即给予解决，以防增加化工生产的风险。
3.机械干扰化工生产的过程中，因机械干扰所导致的仪表参数不准确的问题时有发生。
导致机械干扰问题出现的原因，与施工人员震动、敲打、冲击等工作的执行有关。
自控仪表系统中，各项元件，均具有极强的精密度及灵敏性。
单片机测控系统抗干扰能力分析
单片机测控系统的抗干扰能力分析摘要：由于工作环境的多样性，单片机测控系统在工作过程中所受干扰比较大。
为了减少这种影响，提出了抗干扰技术，它是一项系统性的工程，该系统开发的整个过程与环节都要进行抗干扰能力的设计。
本文分析了干扰的来源与形成以及其对单片机测控系统产生的不良影响，从硬件、软件两方面来讨论单片机的抗干扰能力，尽可能的提高整个单片机测控系统的稳定性与可靠性。
关键词：单片机；测控系统；抗干扰能力中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02随着单片微型计算机的应用越来越广泛，主要用于智能化仪表中，尤其是测量控制系统的微型计算机，它是一种新型的微电子设备，具有完善的智能化特性，因而在工业系统中高达90%采用的是单片机测控系统。
由于工业环境中到处都是强弱电设备，不仅有数字电路还有不同模拟电路形成一个强电与弱电数字与模拟共存的局面，同时工作环境电磁干扰强、环境恶劣，其工作性与可靠性都会收到极大的影响。
因此，有必要对单片机测控系统的抗干扰能力进行研究，提高其在电磁环境中的适应能力以及稳定性。
1干扰的来源及形成1.1干扰的来源。
（1）较恶劣的供电环境。
属于重工型企业的铝厂，设备多数是大功率、大感性负载，启动或停止它们都会造成电网电压的大幅度变化，出现欠压、过压的现象，甚至有时候是额定电压的10%，出现这种情况可能持续几分钟或更久。
另外，大功率开关的通断也会造成电网产生尖脉冲，当尖脉冲跟电网的正弦波两者相叠加的时候，其通过交流电源进入到计算机内，对计算机造成了极大的危害，通常情况下，使得计算机发生“飞程序”，出现鼠标乱跳、打印机误动作等故障，使得计算机系统半瘫痪。
（2）严重的噪声环境。
为了实现数据采集或实时控制，模拟量、开关量的输入/输出信号线和控制线长达十几米至几百米，从而对计算机系统的干扰无从避免。
在高压系统调试后，发现在足够大的干扰下，极大的影响了线路分布电容的参数，同时，它对微型计算机引入了够强的干扰，轻微情况只是程序发生错误，影响其正常工作，严重情况下可能导致程序被冲或微机芯片直接被损坏掉【1】。
3.测控技术--抗干扰技术
2. 电磁屏蔽 电磁屏蔽主要抑制高频电磁场的干扰。 3. 磁屏蔽 磁屏蔽用来防止低频磁场干扰
二、屏蔽的结构形式
• 屏蔽罩，屏蔽栅网，屏蔽铜箔，隔离仓和 导电涂料等。
7.2.3 长线传输的干扰及抑制
二 反射干扰及抑制
1. 阻抗匹配 （1）终端并联阻抗匹配 （2）始端串联阻抗匹配 （3）终端并联隔直匹配 （4）终端接箝位二极管匹配
第三章 抗干扰技术
--邵铁锋
第七章 抗干扰技术
为什么要学习抗干扰技术？
噪声:电路或系统中出现的非期望的电信号
干扰: 噪声对电路或系统产生的不良影响 干扰的后果 影响系统的测控精度 降低系统的可靠性 甚至导致系统的运行混乱，造成生产事故 干扰可以采取抗干扰措施削除或减弱其 影响
例如：电磁波对时钟信号的干扰
7.2 硬件抗干扰技术
• 1. 测控系统中地线的种类：
(1)信号地 (2)模拟地 (3)数字地 (4)负载地 (5)系统地
7.2 硬件抗干扰技术
• 2.共地和浮地
如果系统地与大地绝缘,则该系统称为浮地系统. 如果把系统地和大地相连,则该系统称为共地系统. 这里的”大地”是指地球,人们常常把他的电 位作为绝对基准电位也就是绝对零电位. 为了连接大地,可以在地下埋设铜板或插入金 属棒或利用金属排水管作为连接大地的地线.
U N jMI1
• 从上式可以看出:干扰电压UN正比于干扰叫频率 ,互感系数M和干扰电流I1,大电流低电压干扰源,干 扰耦合方式主要为这种电感性偶合
三、漏电流耦合(电阻性耦合) • 测试时由于绝缘不良，流经绝缘电阻R的漏 电流使电测装置引起干扰.
• 四、共阻抗耦合 • 共阻抗耦合是指两个或两个以上电路有公共阻 抗时，一个电路中的电流变化在公共阻抗上产生 的电压。这个电压会影响与公共阻抗相连的其它 电路的工作，成为其干扰电压。 共阻抗耦合的主要形式有以下几种： 1.电源内阻抗的耦合干扰 2.公共地线耦合干扰 3.输出阻抗耦合干扰
仪表系统的抗干扰技术
济钢 第一炼 钢厂 刘学秋
［ 摘 要］ 本文根据仪表 的基本原理并结合现场仪表使用 的情 况， 干扰仪 表正常工作的 因素进行 了分析， 对 并针对具体 问题提 出了解
差模 干扰 屏蔽 接 地
式中：
决 和 预 防措 施 。
［ 键词 ］ 关 共模 干扰
有 以 下几 种 。 ２１电磁 耦 合 ．
ｃ 等 效耦 合 电容 ， ＝ｒｒ ／ （／ 一 Ｃ ￣ｅ ｄ１ ｄｒ ｅ ｎ ） ｚ 信 号 线 与 电 网 的 平行 长度 ； — ｄ 信 号 线 与 电 网 问 的距 离 ； 一 ｒ＿ ＿信 号 线 的导 线 半 径 ； Ｒ一 信 号 源 内阻 ； 。 Ｅ 干 扰源 的 电压 ； ｔ ２ｒ，为 磁 场 频 率 。 ｏ ￣ ｆ ＝ ｆ 式（ ） １ 和式 （ ） 干扰源对单根信号线所 产生的干扰 电压 ， ２是 当信 号 线 是 由两 根平 行 导 线 组 成 时 ，干 扰 电压 则 为 两 根 线 上 的感 应 电动 势 之 差。因此采用绞线或屏蔽导线可以减少电磁耦合与静电耦合 ， 而减少 从 干 扰 的影 响 。 ２３电 阻耦 合 － 在测 量 系统 中 ， 当存 在 一 个 以上 的接 地 点 时 ， 于 大地 回路 的 电位 由 差所产生 的地 回路 ，信号源与供 电电源之间 的绝缘 电阻所造成 的漏 电 及记录系统 对地漏 电所引起 的对地干扰等均属 于电阻耦合 ，这种干扰 电 压 属 于共 模 干 扰 电压 。 ２ ． 他 ４其 些 企 业 大 量 使 用 的 继 电 器 、 触 器 等 产 生 的一 些 脉 冲 电 压 ， 了 接 除 能够作用于模拟电路外， 还可以对数字电路产生干扰， 这些开关感性元件 产生 的瞬变电压有时高达 ４Ｖ， ｋ 频率可达 ２０ＭＨｚ ０ 。存了解了各种不同的 干扰源之后 ， 以针对不同的情况采取对应 的措施加以消除或避免 。 就可 ３干 扰 的 抑 制 ． 抑制 干扰 的方法 ， 一般有三种 ： ①削弱或消 除干扰源 。②减弱 由于 干扰源到信 号回路 的耦合 ， 也就是切断的传播途径 。 ③提高装置和系统 的抗 干扰 能 力 。三 种 措 施 比较 起 来 ， 除 干 扰 源 是 最 有 效 、 彻 底 的方 消 最 法。 在工业现场 中有不少干扰源是不可能消除 的， 但 因此还得结合实 际 情 况选择最适合 的方法 。 ３１ 蔽 技 术 ．屏
关于单片机测控系统中抗干扰措施的研究
摘 要： 从单片机测控系统干扰 因素入手 ， 分析、 研究 了具体的抗干扰措 施， 对相关工作人员有一定 的借鉴作用 。 关键 词： 单片机； 测控系统 ： 抗干扰
０ 引 言
方面 考 虑测 控 系统 的抗干 扰 设计 ，这样 有助 于 降低 测 控系 统 所 受 到 的干扰 ， 保系 统 能够 长久 、 靠工 作 。 确 可
２１ 主 机 单 元 抗 干 扰 ．
单 片机 测控 系 统 中 的主机 单 元 以单 片机 为 核心 ，配 备数 据 存 储器 、 序存 储器 、 址译 码 器 、 址锁 存 器等 构成 应用 系 统 。 为 程 地 地 作 整个 单 片机 测 控系 统 的核 心 ，主 机单 元 能 否正 常工 作将 对 整 个 系 统造 成 影 响 。以下 从 主机 板 内部 探 讨抗 干扰 措 施 ： １更 改单 片机 （）
Ｓｅ ｉａｉ ｉｏ，备管 与改 ｈｂｇ ｎｙＧ ｚ ￣ ｅｕ ｌｕ ａａ ｌ 设 理 造＿
！＝ ！＝ ！！ ＝＝＝ ＝＝ ！＝＝ ＝ ＝＝＝ ＝＝ ＝＝ ＝＝ ＝＝＝ ＝＝ ！鲁
关于单片机测控系统 中抗 干扰措施 的研究
陈 翔 赖万 昌 毛万 冲
（ 都理 工 大 学 ， 川 成 都 ６ ０ ５ ） 成 四 １０ ９
的类 型 ， 用 低 能 耗 、 干扰 强 的 Ｃ 选 抗 ＭＯＳ型单 片 机 ， 目前这 种 单 片
１ 测 控 系 统 干 扰 因 素 分 析
单 片机 测控 系 统不 仅有 主 机 单元 ， 且 配备 了用 于 人 机对 话 、 而
（）／ 外部 存储 器 与单 片机 是通 过 控 控制 、 量 等功 能 的外 围 电路 ， 种 形式 的干 扰 直接 影 响着 其 工作 机应 用较 为广 泛 。 ２ＩＯ接 口芯片 、 测 多 地 数 性 能。电磁 干扰 是通 过耦 合通 道 对测 控系 统产 生 作用 的 ， 而干 扰 的 制 总线 、 址 总线 、 据 总线 进行 数 据交 换 的 。通过 在 总线 上 加 设 传 递 则 需要 依 靠大 地 、 间和 导 线等 。在 所 有形 式 的干 扰 中 ， 空 传导 上 拉 电阻 能够 有效 提 升 总线 的抗 干扰 能力 ，实 际应 用 中抗 拉 电阻 型 干扰 影 响 最大 ， 扰 信 号通 过 电源 系 统 、 入 ／ 出 单元 、 ／ 干 输 输 Ａ Ｄ、
测控仪器中的抗干扰技术
路 产生 磁耦 合 干扰 。但 是值 得注 意 的是 地线 也是 引
入 干扰 的重 要 通道 。在 一个 较 大 的测 控 系统 中 ， 往
往 包 括 各 种 测 试 仪 器 ， 中 既有 高 频 信 号 ， 其 又有 低 频信号 ； 既有 强 电 电路 ， 有 弱 电 电路 ； 又 既有 开 关 动 作 的设 备 ， 又有 极 为 敏感 的弱 电信 号装 置 。因 此 不 同类 型 的信 号 电路 应 有 不 同 的地 线 ，如 信 号 地线 、 信号 源 地线 、 载地 线 。对 于 同一类 信号 电路 中 ， 负 一
２Ｃ ｌ ｇ ｆＩｆｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ｅｌｃｒｃ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｒｃ ｌ ｒ ｉｅｓｔ Ｓ ｅ ｙ ｎ Ｌｉｏ ｉｇ ０ ６ ， ｉａ ．ｏ ｌ ｅ ｏ ｎ ｏｍａｉ ｎ ｅ ｔｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ， ｈ ｎ ａ ｇ Ａｇ ｉｕｔ ｅ Ｕｎｖ ｒｉ ｅ ｏ ｉ ｕ ｙ， ｈ ｎ ａ ｇ， ａ ｎｎ １ ０ Ｃｈｎ １ １ １
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Hale Waihona Puke 第 ２ 第 ２期 ５卷Ｖｏ ．５ Ｎ ． １ ｏ２ ２
Ｔ ＨＮＯＬ ＥＣ ＯＧＩ ＡＬ ＤＥ 技 Ｏ Ｍ Ｅ 发 Ｃ 企 业 ＶＥＬ 术 开ＮＴ ＯＦ ＥＮＴ ＲＰ Ｓ Ｐ Ｅ ＲＩ Ｅ
２０ ０ ６年 ２月
Ｆ ｂ ０） ｅ ．２ （ ６
．
地技 术才能保证仪 器设 备可靠 、 安全地运行 。文章 对抗 干扰技 术 中的屏蔽技术和接地技术进行 了具体分析和探
讨。
关 键 词 ： 器 ； 蔽 ； 地 ； 干扰 仪 屏 接 抗
中 图分 类 号 ： Ｐ ｌ Ｔ ２６
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：ｏ ６ ８ ３ （０ ６ ０ — ０ ４ ０ １ｏ — ９ ７ ２ ０ ）２ ０ ２ — ３
智能仪表常用的软件抗干扰措施
智能仪表常用的软件抗干扰措施在实际应用中，干扰信号可能影响到智能仪表的CPU、程序计数器（PC）或RAM等，导致程序运行失常。
因此，在设计智能仪表时除了在硬件方面采取抗干扰措施外，必须考虑软件的抗干扰措施。
干扰对软件的影响有两个方面，即程序运行失常和数据受干扰而发生变化。
单片机系统受到干扰后，会使RAM、程序计数器或总线上的数字信号错乱，从而引发一系列不良后果。
CPU得到错误的数据，就会使运行操作出错，导致错误结果，并将错误一直传递下去，形成一系列错误。
如果CPU获得错误地址信息，会使程序失控，即便此后程序恢复到正常状态，但是已经造成不良后果，埋下隐患，最终导致后续程序出错。
同时，如果干扰改变RAM以及特殊功能寄存器的状态，可能导致数值误差，改变程序状态，引起误动作。
软件抗干扰的任务在于CPU抗干扰技术和输入输出的抗干扰技术两方面。
前者主要是防止因干扰造成的程序“跑飞”，后者主要是消除信号中的干扰以便提高系统准确度。
1、数字滤波技术随机干扰会使仪表产生随机误差。
随机误差是指在相同条件下测量某一量时，其大小符号作无规律变化的误差，但随机误差在多次测量中服从统计规律。
在硬件设计中可以模拟滤波器来削弱随机误差，但是它在低频、甚低频时实现较困难。
数字滤波可以完成模拟滤波的功能，而且与模拟滤波相比，它具有如下优势：数字滤波是用程序实现的，无须添加硬件，可靠性高，稳定性好，不存在阻抗匹配的问题，而且多个输入通道可以共用，从而降低系统硬件成本；可以根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数，使用灵活方便；数字滤波器可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波由于受电容容量的限制，频率不能太低。
常用的数字滤波算法有程序判断滤波、中值滤波、算术平均值滤波、滑动平均值滤波、加权滑动平均滤波、一阶惯性滤波等。
（1）程序判断滤波经验说明，许多物理量的变化都需要一定时间，相邻两次采样值之间的变化有一定的限度。
程序判断滤波的方法，便是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现的偏差ΔY。
控制系统抗干扰的措施及实际应用
２０ ０ ８年 第 ２期
川 化
３ １
控 制 系统 抗 干 扰 的 措 施 及 实 际应 用
设 理 韩 萍 备管 部
摘 要 简要叙述 了控制 系统干扰 的产生 、 干扰的措施 以及在我公司实际应用的方案及效果 。 抗
关键词 控制系统 ； 干扰措 施 ； 际应用 抗 实
块、 控制器 均应 安装 在带通 风装 置 的铁 皮机 柜 内 ，
且 机柜 门应关 闭 。
扰， 引起共 地系 统 总线 回流 ， 造成 逻 辑 数 据变 化 、
、 均压 、 波 、 蔽 等方法 滤 屏
１ ２ 干扰 源及干扰 产 生的 三要素 ．
电流（ 电压 ） 同 时具备３ 要 素 ： 干 扰 源 ； 需 个 ① ② 对干扰 敏感的接受 电路 ； 干扰源到接受电 ③ 路之间的传输途径。
１ ３ 干扰 产 生的途 径 ．
干扰 源通过 电路 感应 、 围设 备 和 通 信 线 路 外 的辐 射感 应 ， 直接对计 算机 内部 、 计算 机 外 围设 备 及 通讯 线 路产生 干扰 。干扰 产生 的途 径有 ：
起 的噪声耦 合干扰 。
２ 抗 干扰 的措 施
２ １ 防 电源或 电 网干扰 的措 施 ．
由于控制 系统 的测控 信 号往往 是一 种微 弱 的
直流或变 化缓 慢 的交 变 信 号 ， 后 还 要 通过 长 距 最
离（ 有时长达几百米甚至更远 ） 传输 ， 大功率 马达 和其他电气设备产生的磁场 、 高压 电气设备产生 的电场 以及 雷电等 各种 电磁 波辐射 等 的存在 和 变
系统 ， 干扰 存 在 于 整 个 控 制 过 程 中 （ 现 场 测 量 经 仪表 、 线传输 至 控 制 系统 来 完 成 控 制运 算 等 功 导
抗干扰技术
接地
1、浮点接地 2、单点接地 3、多点接地 4、混合接地
浮点接地
特点：电路或设备的接地面不与大地相连，系统 不受大地电流的影响，内部器件不会因高电压感 应而击穿。其结构简单，在低频时可采用。
单点接地
单点接地，通常在低频时采用，有并联式和串联式两种连接方式。 （a）并联单点接地，如图各电 路的电位： 优点：各设备的电位仅与各自 的电流和地线电阻有关，不受 其他设备的影响，可防止各设 备之间相互干扰和地回路的干 扰。 缺点：若设备很多，需要很多 根地线，使接地导线加长，阻 抗增大，还会出现各接地导线 间的相互耦合，不适用于高频。
隔离
1.光电隔离 2.变压器隔离 3.继电器隔离
光电隔离
光电耦合器以光作为媒介在隔离的两 端传输信号，由于它靠光耦合来传输信 息，信息不受电磁场的干扰，因而其构 成的电路具有很强的抗电磁干扰性能。
变压器隔离
隔离变压器
能阻断交流信 号中的直流干 扰，抑制低频 干扰信号。通 过它可以把模 拟地和数字地 断开。
继电器隔离
继电器线圈和触 点仅有机械上的 联系，而没有直 接的电的联系， 因此可利用继电 器线圈接收电信 号，而利用其触 点控制和传输电 信号，从而可实 现强电和弱电的 隔离。
滤波
滤波是抑制干扰传导的另一种重要方法。由 于干扰源发出的电磁干扰频谱往往比要接收 的信号频谱宽得多，因而当接收器接收有用 信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。 滤波器允许有用信号的频率分量通过, 同时 阻止其他干扰频率分量通过。
滤波器的分类
1、反射式滤波器 2、损耗滤波器 3、有源滤波器
反射式滤波器
1、反射式滤波器：由电感和电容组成，利用反射或 旁路，使干扰信号不能通过。 ①、低通滤波器，使低频信号通过，高频信号衰减。 ②、高通滤波器：抑制低频干扰信号 ③、带通滤波器：只允许某一频率范围内的信号通过。 ④、带阻滤波器，只抑制某一频率范围内的干扰信号 通过。
测控系统中单片机抗干扰技术
第29卷 第3期2008年9月内蒙古农业大学学报Journal of Inne r Mongolia Agricultura l Universit yVol .29 No .3Sep .2008测控系统中单片机抗干扰技术3曲 辉, 郗福兵, 张海军(内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018)摘要: 目前,单片机应用系统已在工业测控领域中得到广泛的应用,由于单片机对干扰属于敏感器件,容易受到干扰影响,导致整个测控系统瘫痪,因此在系统设计上充分考虑抗干扰设计,提高系统的可靠性尤为重要。
本文根据干扰的来源,从硬件、软件两方面展开避错、纠错设计,研究分析了测控系统中单片机系统抗干扰的解决措施。
关键词: 单片机; 抗干扰; 硬件; 软件中图分类号: TP332.3 文献标识码: A 文章编号:1009-3575(2008)03-0191-03THE ANT I -JA MM ING TECHOLO G Y O F SING L E CH IPM I CROCOM PUTER O N M EASURE M ENT AN D CO NTROL SYSTE MQU Hui, Xi F U -bing, ZHA N G Hai -jun(College of Mecha nica l a nd E lectrica l Engineering,Inner M o ngolia Agricultura l U niv ersity ,Huhhot 010018,China )Ab stra ct: A t p re s ent,app licati on system of single chi p m icroco mputer has been extensively app lied in industry mea s ure m ent and control field a lready,because single chip m ic r ocompute r for jamm ingwas sensitive device,s o it wa s unde rg one j amm i ng influence ea si 2l y,whi ch can caused the entire measure m ent and contr ol s ystem t o be pa ralyzed .The refore,in order t o ra ise syste m atic re liability,anti -ja mm i ng de signing need to be fully considered on System De signing .This pape r adopted the desi gn of av oiding and rectifyingw r ong fro m both the ha rd ware and s oft w a re,studied and analyzed res olve mea sures of Single chi p m icroco mputer anti -j amm ing on mea sure 2ment and control s ystem according t o jamm ing s ources .Key wor ds: Singl e chip m i c rocompute r; anti -ja mm i ng ; hard wa re; s oft wa re引言目前,单片机应用系统在工业测控领域中得到广泛的应用,单片机系统的可靠性越来越受到人们的关注。
抗干扰措施
因此，在两个输入端之间呈现的共模电压为
(5-4)
如果此时Zs1＝Zs1和Zcm1＝Zcm2，则VAB＝0，表示不会引 入共模干扰；但实际上无法满足上述条件，只能做到Zs1 接近于Zs2，Zcm1接近于Zcm2，因此VAB≠0。也就是说，实 际上总存在一定的共模干扰电压。显然，Zs1、Zs2越小， Zcm1、Zcm2越大，并且Zcm1与Zcm1越接近时，共模干扰的 影响就越小。一般情况下，共模干扰电压Vcm总是转化成 一定的串模干扰出现在两个输入端之间。 输入通道的输入阻抗通常由直流绝缘电阻和分布耦合电容 产生的容抗决定。差分放大器的直流绝缘电阻可达到 109Ω，工频寄生耦合电容可小到几个pF(容抗达109数量 级)，但共模电压仍有可能造成1％的测量误差。 除了串模干扰和共模干扰之外，还有一些干扰是从电源引 入的。电源干扰一般有以下几种：
光电耦合器之所以具有很强的抗干扰能力，主要有以下几个 原因： (1)光电耦合器的输入阻抗很低，一般在100～1000Ω之间； 而干扰源的内阻一般都很大，通常为105～106Ω。根据分压 原理可知，这时能馈送到光电耦合器输入端的噪声自然会很 小。即使有时干扰电压的幅度较大，但所提供的能量却很 小．即只能形成很微弱的电流。而光电耦合器输入部分的发 光二极管，只有在通过一定强度的电流时才能发光；输出部 分的光敏三极管只在一定光强下才能工作(见图5.11(b))。因 此电压幅值很高的干扰，由于没有足够的能量而不能使二极 管发光，从而被抑制掉了。 (2)输入回路与输出回路之间的分布电容极小，一般仅为 0.5～2pF；而绝缘电阻又非常大，通常为l011～1013Ω。因此， 回路一边的各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一 边去。
当同一电源系统中的可控硅器件通断时产生的尖峰，通过变压器
控制系统抗干扰设计与措施
控制系统抗干扰设计与措施摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。
抗干扰设计可以通过设备选型和综合抗干扰设计进行，采用优质电源、铠装屏蔽电缆以及选择正确的接地方式等措施提高抗干扰能力。
关键词：控制系统、电磁干扰、抗干扰设计1概述随着科学技术的发展，控制系统在工业中的应用越来越广泛。
控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。
自动化系统中所使用的各种类型控制系统，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中运行。
要提高控制系统可靠性，这就要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；同时在工程设计、安装调试和使用维护中引起高度重视，增强系统的抗干扰性能。
2控制系统中电磁干扰源及对系统的影响2.1系统信号的干扰控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。
此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损坏。
对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰。
控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。
正确的接地，既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使控制系统无法正常工作。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。
若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。
控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序故障或死机。
仪器仪表测控系统的干扰源及抗干扰技术思路
（） １ 内部干 扰 源 ：内部 干 扰 是应 用 系统 本 身
引起 的各 种 干扰 ， 括 固定 干扰 和过 度 干 扰 。 固 包 定 干扰是 指信 号 间 的相 互 串扰 、 长线 传 输 阻 抗 失 配 时反射 噪声 、 载 突变 噪声 以及 馈 电 系统 的 浪 负 涌 噪声 等 。过 度干扰 是指 电路 在动 态工 作时 引起 的干扰 。 （ ） 部 干 扰 源 ： 部 干扰 是 由 系 统 外 部 窜 ２外 外 入 到系 统 内部 的各 种 干 扰 。包 括 某 些 自然 现 象
干扰 、 高 系统 的 抗 干扰 能 力提 出 了思路 。 提
关键词 ： 器仪表 ； 仪 测控 系统 ； 干扰
中 图分 类 号 ： Ｎ ７ ． Ｔ ９３３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ３－ ２ ０（０ ２ ０ ０ ８ ０ １ ７ ４ ７ ２ １ ） ４— ０ ２— ３
声， 例如经过电源传导 ； （） ６ 辐射 电磁场 耦 合 ： 功率 高 频 电气 设 备 、 大 广播、 电视 、 种 电台 、 线 电基站 、 达 、 线 导 各 无 雷 无 航 台 和信标 机 、 车点 火系统 、 汽 医疗 设备 甚至 家用 电器等 等通 过辐射耦 合 到 电路 中去 。 ２ ３敏感 接 收 电路 ． 敏感 接 收 电路 是指 当测控 系统 受到外 部或 者 内部 电磁干 扰源 所 发射 的 电磁 的作 用 时 ， 易 被 容 干扰 的器 件对 象 。许多器 件 、 分系统 、 备或者 系 设 统 可 以既是 电 磁 干扰 源 又 是 敏感 设 备 。如 ： 号 信 放 大器 、 ／ 单 片机 、 ／ Ａ Ｄ、 Ｄ Ａ等等 。 ２ ４三 者之 间 的关 系如下 图所 示 ： ．
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仪表测控系统中的抗干扰技术
摘要：仪表及控制系统的可靠性直接影响到现代化工业生产装置安全、稳定运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
因此，抗干扰技术在仪表测控系统的设计、制造、安装和日常维修中都必需给予足够的重视。
然后对电磁干扰分析，阐述了干扰的抑制防范措施，对症下药，合理有效的抑制干扰。
关键词：测控系统，电磁干扰，干扰抑制
1. 引言
随着DCS、现场总线技术的应用，被控对象和被测信号往往分布在各个不同的地方，并且他们与控制站之间也有相当长的距离，因此，信号线和控制线均可能是长线。
其次，现场往往有许多强电设备，他们的启动和工作将对测控系统产生强烈的影响。
同时来自空间的辐射干扰、系统外引线干扰等问题尤为突出。
因此，除有用信号外，由于各种原因必然会有一些与被测信号无关的电流或电压存在，这种无关的电流或电压通称为“干扰”（噪声）。
在测量过程中，这些干扰若不能很好地处理，那它将歪曲测量结果，严重时甚至使仪表或计算机完全不能工作。
2. 仪表测控系统的干扰来源及分析
我们通常说的干扰主要是电力网络和电气设备的暂态过程、雷电等引起空间的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。
对仪表测控系统的干扰无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电源、接地几个方面造成的。
在仪表测控系统中所使用的信号一般是微弱的直流或变化缓慢的交变信号，最后还要通过信号线长距离(有时信号线长达几百米甚至更长)传输，因此在信号传输过程中像大功率马达和其它电气设备产生的电磁场以及周围各种电磁辐射的存在和变化都将以不同的路径和方式形成电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。
电磁干扰必须具备三要素：即电磁干扰源、耦合途径及敏感设备。
所谓电磁干扰源，一般是指产生干扰的元件、设备或信号。
如电机、继电器、高频时钟、雷电等等在一定条件下均可能形成为干扰源。
而测控系统电磁干扰的主要来源分为内部干扰和外部干扰。
内部干扰是应用系统本身引起的各种干扰，包括固定干扰和过度干扰。
固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声、负载突变噪声以及馈电系统的浪涌噪声等。
过度干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。
外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰。
包括某些自然现象(如闪电、雷击、地球或宇宙辐射等)引起的自然干扰和人为干扰(如电台、通讯发射
台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰以及电源的工频干扰。
)一般来说，自然干扰对系统影响不大，而人为干扰是外部干扰的关键。
所谓耦合途径是指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
仪表测控系统中典型的耦合途径通常有静电耦合（通过杂散电容耦合到电路中去）、电磁耦合（即经互感耦合到电路中去）、共阻抗耦合（电流流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去）、漏电流耦合（即由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电流耦合到电路中去）、传导耦合（导线经过噪声源附近，拾取噪声，例如经过电源传导）、辐射电磁场耦合（功率高频电气设备、广播、电视、各种电台、无线电基站、雷达、无线导航台和信标机、汽车点火系统、医疗设备甚至家用电器等等通过辐射耦合到电路中去）。
所谓敏感设备或接收电路，是指当测控系统受到外部或者内部电磁干扰源所发射的电磁的作用时，容易被干扰的器件对象。
许多器件设备或分系统既可以是电磁干扰源又是敏感设备（如：信号放大器、A/D、单片机、D/A等）。
3. 干扰的抑制防范措施
电磁干扰是指自然干扰源或人为干扰源对有用电磁信号的损害。
当不希望的电压和电流影响设备性能时，称之为存在电磁干扰，我们知道，这些电压和电流一般是通过传导或电磁场辐射传给受害的设备，降低电子设备的工作质量。
为保证电子设备在特定电磁环境中免受内外电磁场干扰，综合电磁干扰的三要素，必须从设计开始便采取三方面的抑制措施：抑制噪声源以直接消除干扰原因；消除噪声源与受干扰设备之间的噪声耦合和辐射；加强电子设备抗电磁干扰的能力。
3.1 滤波
传导干扰可分为电容性、电感性和共阻抗性三种干扰方式，传导干扰主要由互连线和电源传播。
这种干扰方式比较隐蔽，仪表设备需PCB良好设计，系统采用多次滤波技术，也可综合采用屏蔽、滤波、接地和隔离等技术来解决。
3.2 隔离
仪表测控系统可能包括很多种输入输出信号，我们可以将输入信息和输出信息进行隔离，可有效减少干扰的侵入。
例如：各种设备的监控系统、微机保护装置及其它自动装置所用的模拟量，大多数都来自电压互感器，它们均处于强电回路中，不能直接进入测控系统，必须经过设置相应的隔离换压设备，而在这些隔离换压设备一、二次之间设有屏蔽层，通过屏蔽层的安全接地，起到较好的屏蔽和隔离效果。
系统开关量的输入输出控制也要采取相关隔离措施，以免对系统产生影响。
3.3 屏蔽与接地
对辐射干扰，则屏蔽是减少其辐射能量的一种最有效方法，屏蔽可以反射或吸收高频电磁能量，阻止电磁能的进一步传播扩散，把高频电磁强度降到一定限度内。
带有接地的金属屏蔽壳体可以将放电电流释放到底。
但是屏蔽外壳的不连续（如有接缝、开孔），静电便能造成壳体与内部电路之间（由分布电容形成）的电位差，会在电路中产生新的电压，影响电路的正常工作。
解决这种放电引起的干扰，一种是将电路完全屏蔽；另一种是在外壳与电路之间增加第二层屏蔽层，屏蔽层接到电路的公共接地点上。
对于测控系统中的一些电磁敏感设备，接地电位不统一，便会产生干扰，在各种设备设计和安装使用的过程中，需将接地和屏蔽结合起来考虑，可解决大部分干扰问题。
正确处理好一次系统接地问题，减少配电场高频瞬变电压幅值和地网中不同点的瞬变电位差，很大程度上减少了干扰源。
在处理一次系统接地时，应注意：设备接地线要接在地网导体的交叉处；设备接地处要增加接地网络互连线；避雷器、避雷针接地点应采用两根以上的接地线和加密接地网格。
为了给微机、电子等设备一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流引起的干扰一定要接工作地。
系统的连接电缆采用带有金属外皮（屏蔽层）的控制电缆，当屏蔽层一端接地时，屏蔽层电压为零，可显著减少静电感应（电容耦合）电压；当两端接地时，干扰磁场在屏蔽层中感应电流，该电流产生的磁通与干扰磁通方向相反，互相抵消，因而能显著降低磁场耦合感应电压。
对输入输出电缆来说，为了避免由它引入的静电放电而在内部电路上产生危害，有必要在电缆到内部线路的人口处增加保护器件，器件的快速响应性能，使瞬态电流迅速旁路到地。
注意，这里的地应该与外壳之间有最近的连接点，避免放电电流在内部电路的地线上有过长的通路。
软件抗干扰技术：工业现场的复杂环境硬件抗干扰措施无能为力，譬如工控机死机了或者控制出错了，这将给生产带来可怕后果。
因此使用软件抗干扰措施避免和减轻这些意外事故犹为重要。
通常使用的软件抗干扰技术有：实时控制软件运行过程中的自监视法、实时控制系统的互监视法和重要数据备份法。
4. 结论
仪表测控系统是现代控制系统的核心组成部分，众多干扰源以不同的耦合途径干扰着系统，而很多仪表设备又是敏感设备，不同程度影响了系统的测量与控制精度，严重时，使系统工作完全失常。
针对电磁干扰的三要素，采取屏蔽、接地、隔离、滤波等多种抗干扰技术，再加上软件抗干扰措施，可有效地提高仪表测控系统的电磁兼容能力，保证整个系统工作的稳定性。
参考文献：
[1] 董纯.自动测控仪表的抗干扰技术[J].《仪表技术》2009
[2] 刘宏涛.仪器仪表测控系统的干扰源及抗干扰技术思路.《济南职业学院学报》2012。