防干擾在計量中的探索與應(yīng)用

趙鵬 侯雯

摘 要：本文對防干擾的方法進(jìn)行探索與研究，從軟硬兩個方面闡述了一些防干擾的方法，并講述了一些常見典型的例子。在我們計量事業(yè)中，本文的防干擾方法具有一定的探索研究與實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：防干擾；計量；探索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.040

信號是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。在通信領(lǐng)域中，信號是表示消息的物理量，如電信號可以通過幅度、頻率、相位的變化來表示不同的消息。在長距離傳輸時，信號由于衰減、噪聲和導(dǎo)線束中其他導(dǎo)線的干擾而退化。干擾是指對有用信號的接收造成損傷。干擾可分兩種，串?dāng)_：電子學(xué)上兩條信號線之間的耦合現(xiàn)象；無線電干擾：通過發(fā)送無線電信號來降低信噪比的方式，達(dá)到破壞通信、阻止廣播電臺信號的行為。

防止干擾的方法有很多，如動力線與通信線隔離、在通信線上采用屏蔽層，再如軟硬件濾波等等，本文將防干擾方法分為軟硬件兩部分，從這兩部分來闡述不同的防干擾方法。

1 硬件方法

（1）空間隔離（分開）。信號線與強(qiáng)電線路長距離近尺寸平行布線，相互產(chǎn)生電磁耦合。因此，要避免信號線與強(qiáng)電線路長距離近尺寸平行布線，強(qiáng)電線路與信號線應(yīng)分線槽敷設(shè)，且線槽間保持一定的距離。此外，動力電源與信號電源共用一個，尤其是動力電源為頻繁工作電磁閥之類的設(shè)備供電時，對電源電壓的穩(wěn)定不利，就會對信號的穩(wěn)定產(chǎn)生影響。在設(shè)計時，就應(yīng)該考慮將動力電源與信號電源分開，各使用一個。（2）鐵氧體磁環(huán)。從材質(zhì)上區(qū)分，鐵氧體磁環(huán)主要包括鎳鋅鐵氧體磁環(huán)和錳鋅鐵氧體磁環(huán)。對不同頻率的干擾，采用不同的鐵氧體磁環(huán)，鎳鋅鐵氧體磁環(huán)適合抑制高頻段的電磁干擾，錳鋅鐵氧體磁環(huán)適合抑制低頻端的電磁干擾。在磁環(huán)作用下，使正常有用的信號很好地通過。（3）電抗器。變頻器專用電抗器通常安裝在變頻器直流調(diào)速器的輸入或輸出端，可抵制變頻器產(chǎn)生的3、5次諧波向電網(wǎng)傳遞，減少變頻產(chǎn)生的諧波對其他元件的干擾。在電容器回路安裝阻尼電抗器（即串聯(lián)電抗器），電容器回路投入時起抑制涌流的作用。同時與電容器組一起組成諧波回路，起各次諧波的濾波作用。（4）屏蔽層。導(dǎo)體外部有導(dǎo)體包裹的導(dǎo)線叫屏蔽線，包裹的導(dǎo)體叫屏蔽層，一般為編織銅網(wǎng)或銅泊（鋁），避免干擾信號進(jìn)入內(nèi)層，同時降低傳輸信號的損耗，屏蔽層需要接地，外來的干擾信號可被該層導(dǎo)入大地。值得注意的是，屏蔽層需單端接地，否則在屏蔽層上可能形成電勢差，干擾信息。

2 軟件方法

（1）濾波。濾波有硬件濾波和軟件濾波。硬件濾波需要增加硬件成本且后期維護(hù)改造較為麻煩，一般多采用軟件濾波。常用的軟件濾波如下：

1）限幅濾波。根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值，每次檢測到新值時判斷，本次值與上次值之差是否小于允許的最大偏差值。小于則本次值有效，否則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。2）算術(shù)平均濾波。連續(xù)取N個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波，這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動。3）遞推平均濾波。把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊列，每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)（先進(jìn)先出原則），把隊列中的N個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新的濾波結(jié)果。對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高。

（2）擬合。當(dāng)汽車進(jìn)入隧道時，車內(nèi)信號就會被屏蔽，可以充分利用進(jìn)入隧道前的各項數(shù)據(jù)擬合出在隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)，為駕駛員提供參考。這就可以采用擬合的方法，如曲線擬合、模糊控制擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合。

（3）最短按鍵時間。有時由于信號的干擾，或者設(shè)備的靈敏度很高，會導(dǎo)致抖動現(xiàn)象的產(chǎn)生，如在點按觸摸屏上的按鍵時，按鍵會被觸發(fā)兩次甚至好幾次。這可能會導(dǎo)致一些電磁閥、電機(jī)等重復(fù)啟動，影響電機(jī)的壽命，也可能會導(dǎo)致一些誤操作，后果是不堪設(shè)想的?？梢栽谟|摸屏等軟件中，設(shè)置最短按鍵時間，如電機(jī)啟動按鈕需連續(xù)按住1S才會啟動電機(jī)。

3 防干擾應(yīng)用

在計量檢定、校準(zhǔn)與檢測中，干擾無處不在，我們應(yīng)針對干擾采取盡可能多的防干擾措施，提高計量的工作質(zhì)量。在計量方面，本文例舉幾個常用的防干擾應(yīng)用，其如下：

（1）隔離技術(shù)。常見的隔離技術(shù)有光電隔離、繼電器隔離和變壓器隔離等。

在強(qiáng)電電路的切換上，易有火花、電弧等的出現(xiàn)，如果人工參與控制切換，會對人員帶來安全隱患。這時采用隔離技術(shù)，人只要通過弱電、光等就可以間接控制強(qiáng)電，這樣就將強(qiáng)電與人分開了，解決強(qiáng)電對人員帶來安全隱患的問題。隔離技術(shù)在我們的計量工作中應(yīng)用十分廣泛。如我們校準(zhǔn)移液器的電子天平，把手放在電子天平罩子的光控開關(guān)上，電子天平罩子就會相應(yīng)地開和關(guān)，這里面就采用了光電隔離。電子天平內(nèi)供壓力傳感器與供電子天平罩子執(zhí)行器的電源也分開，以防供電子天平罩子執(zhí)行器的電源隨執(zhí)行器的動作產(chǎn)生波動，給壓力傳感器帶來影響，這也采用了隔離技術(shù)。

（2）屏蔽技術(shù)。在一些干擾較強(qiáng)的現(xiàn)場，干擾可能影響計量器具的計量精度，這時需要使用屏蔽。如在通訊線和電源線均采用屏蔽層，這樣電源線不會影響周圍的設(shè)備，通訊線也不會被周圍的干擾影響。在我們的計量工作中，屏蔽技術(shù)也是無處不在，如所有的通訊線基本上都采用了屏蔽層，再如我們的恒溫室，有的采用了屏蔽技術(shù)，在里面手機(jī)信號收不到信號。

（3）電子秤遞推平均濾波。在稱重時，如果傳感器的靈敏度很高，會導(dǎo)致稱重顯示的數(shù)字變動很快，無法準(zhǔn)確甚至看不清具體的數(shù)值，這時采用遞推平均濾波法，這樣數(shù)值就很平滑。在稱重時，物體一般會靜止在上面，數(shù)字的波動往往是傳感器靈敏度高或者其他的電磁干擾，遞推平均濾波法很好地解決了上面兩個問題。

4 結(jié)束語

本文從軟件和硬件兩個方面來闡述防干擾的方法，例舉了一些典型的方法，但防干擾方法不局限于本文提到的方法，還有很多很多。本文然后又例舉了我們計量工作中常見到的三個防干擾方法的應(yīng)用，可見在我們的計量工作中，防干擾方法無處不在。本文例舉的防干擾方法在計量工作中具有一定的實際應(yīng)用價值，值得我們深一步去探索、研究與應(yīng)用。

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