在安裝壓力傳感器時,為避免信號干擾,可以從以下幾個方面著手:
一、布線方面
分離信號線與電源線
壓力傳感器的信號線應(yīng)該與電源線分開鋪設(shè)。電源線在工作過程中會產(chǎn)生電磁干擾,尤其是在電流較大或者存在高頻電流的情況下。例如,在工業(yè)環(huán)境中,電機(jī)等大功率設(shè)備的電源線周圍會產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場。如果壓力傳感器的信號線與之平行鋪設(shè)且距離較近,磁場就會耦合到信號線上,干擾信號傳輸。理想的情況是,信號線與電源線之間保持至少 10 - 15 厘米的距離。
當(dāng)無法避免交叉時,應(yīng)使信號線與電源線垂直交叉。這樣可以最大程度地減少電源線產(chǎn)生的磁場對信號線的影響,因?yàn)榇怪苯徊鏁r,磁場在信號線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小。
采用屏蔽線
使用屏蔽信號線是減少電磁干擾的有效方法。屏蔽線的外層是金屬屏蔽層,它能夠?qū)⑼饨绲碾姶鸥蓴_信號隔離在外。在連接壓力傳感器時,要確保屏蔽層接地良好。例如,在安裝一個用于化工生產(chǎn)過程監(jiān)測的壓力傳感器時,將屏蔽信號線的屏蔽層連接到設(shè)備的接地端子上,這樣電磁干擾產(chǎn)生的電流就會通過屏蔽層流入大地,而不會影響信號線內(nèi)的信號傳輸。
對于高精度要求的測量,還可以采用雙層屏蔽線。雙層屏蔽線在抵抗電磁干擾方面效果更好,其內(nèi)層屏蔽可以防止內(nèi)部信號泄漏,外層屏蔽可以抵御外部干擾。
合理規(guī)劃布線路徑
盡量避免信號線靠近干擾源布線。干擾源包括大型電機(jī)、變壓器、高頻發(fā)射設(shè)備等。例如,在工廠車間安裝壓力傳感器時,如果車間內(nèi)有高頻焊接設(shè)備,信號線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離這些設(shè)備,因?yàn)楦哳l焊接設(shè)備會發(fā)射高頻電磁波,對附近的信號線產(chǎn)生干擾。
可以將信號線布置在金屬線槽或者管道內(nèi)。金屬線槽和管道能夠起到一定的屏蔽作用,進(jìn)一步減少外界電磁干擾。同時,線槽和管道要良好接地,使感應(yīng)的干擾電流能夠及時導(dǎo)入大地。
二、接地方面
單點(diǎn)接地原則
壓力傳感器及其相關(guān)設(shè)備(如信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡等)應(yīng)遵循單點(diǎn)接地原則。如果多個設(shè)備分別接地,由于不同接地點(diǎn)之間可能存在電位差,會導(dǎo)致地環(huán)路電流產(chǎn)生。例如,在一個自動化控制系統(tǒng)中,壓力傳感器和與其連接的控制器分別接地,當(dāng)有外界干擾磁場時,在兩個接地點(diǎn)之間會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,形成地環(huán)路,地環(huán)路電流會干擾信號傳輸。
采用單點(diǎn)接地方式,即將所有設(shè)備的接地連接到一個公共的接地點(diǎn),可以有效避免地環(huán)路電流。這個公共接地點(diǎn)應(yīng)該是一個低阻抗的接地點(diǎn),通??梢赃B接到建筑物的接地系統(tǒng)或者專門的接地樁上。
接地質(zhì)量
確保接地連接牢固、可靠。接地導(dǎo)線的截面積要足夠大,以保證在有干擾電流時能夠順利將電流導(dǎo)入大地。一般來說,對于小型壓力傳感器系統(tǒng),接地導(dǎo)線的截面積不小于 1.5 平方毫米;對于大型工業(yè)設(shè)備中的壓力傳感器系統(tǒng),接地導(dǎo)線截面積可能需要達(dá)到 4 平方毫米或更大。
接地連接點(diǎn)要保持清潔,避免生銹或者被油漆、油污等覆蓋。如果接地連接點(diǎn)存在氧化層或者污垢,會增加接地電阻,降低接地效果??梢远ㄆ跈z查接地連接點(diǎn)的狀態(tài),必要時進(jìn)行清潔和緊固。
三、安裝位置選擇
遠(yuǎn)離干擾源設(shè)備
除了在布線時考慮遠(yuǎn)離干擾源,在安裝壓力傳感器本身時,也要選擇合適的位置。例如,在電氣控制柜內(nèi)安裝壓力傳感器時,要避免將其安裝在靠近繼電器、接觸器等會產(chǎn)生電磁干擾的電器元件旁邊。這些電器元件在動作時會產(chǎn)生電弧和電磁輻射,干擾壓力傳感器的信號。
對于一些特殊的干擾源,如射頻干擾源,要保證壓力傳感器安裝位置與干擾源之間有足夠的屏蔽。例如,在有無線通信設(shè)備的環(huán)境中,壓力傳感器可以安裝在金屬機(jī)柜內(nèi),金屬機(jī)柜能夠?qū)ι漕l信號起到屏蔽作用,減少射頻干擾對傳感器信號的影響。
考慮環(huán)境因素
安裝位置的環(huán)境濕度和溫度也會對信號產(chǎn)生間接影響。高濕度環(huán)境可能會導(dǎo)致電氣元件受潮,影響信號的穩(wěn)定性。例如,在潮濕的地下室安裝壓力傳感器時,要做好防水、防潮措施,如使用密封機(jī)柜或者防潮袋包裹傳感器。
溫度變化可能會引起傳感器本身性能變化,同時也可能影響周圍的電磁環(huán)境。一些電子元件在溫度變化時,其電阻、電容等參數(shù)會發(fā)生改變,從而產(chǎn)生干擾信號。因此,要盡量選擇溫度相對穩(wěn)定的安裝位置,或者對傳感器采取溫度補(bǔ)償措施。
審核編輯 黃宇
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