第一部分 常見工業(yè)儀表的選型

在選擇采樣傳感器時(shí)，需確保裝置能滿足應(yīng)用的基本運(yùn)營條件（可參考基于制造商的數(shù)據(jù)手冊）。6 個(gè)最重要的運(yùn)行條件包括:

1)溫度范圍；

2) 規(guī)格；

3) 保護(hù)等級；

4) 電壓范圍；

5) 離散或模擬輸出；

6) 參數(shù)變化，即“參數(shù)可更改是否有益？

在考慮使用配置IO-Link鏈路的傳感器時(shí)，還有其它6 個(gè)需要注意的事項(xiàng):

1) 響應(yīng)速度；

2) 傳感范圍；

3) 重復(fù)精度；

4) 電氣連接；

5) 安裝類型；

6) 可視顯示:應(yīng)用是否需要在傳感器上可視化顯示？

接下來，本文將詳細(xì)介紹制造業(yè)中幾種最常見的傳感器類型，并提供一些應(yīng)用技巧和見解。

接近式傳感器

接近式傳感器可檢測附近區(qū)域物體是否存在，并且無需物理接觸。存在傳感器，是離散輸出設(shè)備。通常情況下，磁性趨近式傳感器通過感應(yīng)位于執(zhí)行器中的磁體，來檢測執(zhí)行器是否到達(dá)特定位置。

從一家公司購買執(zhí)行器，而從另一家公司購買磁性趨近式傳感器，通常來說并不是一個(gè)好主意。雖然傳感器制造商可能會(huì)說，傳感器與X、Y 和Z 執(zhí)行器兼容，但實(shí)際情況是磁鐵和安裝位置的變化，可能會(huì)導(dǎo)致傳感問題。例如，當(dāng)磁體未處于正確位置時(shí)，傳感器可能會(huì)勵(lì)磁，或者根本無法勵(lì)磁。如果執(zhí)行器制造商提供與執(zhí)行器匹配的趨近式傳感器，那它應(yīng)該是首選的傳感器。

基于晶體管的趨近式傳感器沒有移動(dòng)部件，使用壽命長。基于簧片的趨近式傳感器采用機(jī)械觸點(diǎn)，使用壽命要短，但成本要低于晶體管類型。簧片傳感器最適合于需要交流電源的應(yīng)用場合和高溫應(yīng)用場合。

磁性接近式傳感器，可檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置。本文圖片來源: Festo

位置傳感器

位置傳感器具有模擬量輸出，根據(jù)執(zhí)行器上磁體的位置指示器來顯示執(zhí)行器的位置。從控制角度來講，位置傳感器提供了很大的靈活性。控制工程師可以確定一系列的設(shè)定值點(diǎn)，與組件變化相匹配 。

由于這些位置傳感器基于磁體 ( 如趨近式傳感器)，因此最好從同一制造商處購買傳感器和執(zhí)行器 ( 如果可能的話)。通過IO-Link 功能，可以獲取位置傳感器的數(shù)據(jù)，這也可以簡化控制，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。

電感式傳感器

電感趨近式傳感器使用法拉第感應(yīng)定律，來測量物體的存在或模擬輸出位置。選擇電感式傳感器時(shí)，最關(guān)鍵的因素是確定傳感器檢測的金屬類型，從而確定感應(yīng)距離。與黑色金屬相比，有色金屬的傳感范圍要減少50% 以上。傳感器制造商的產(chǎn)品手冊應(yīng)提供樣品選擇所需的信息。

模擬電感式傳感器可用于測量位置。

壓力、真空傳感器

確保壓力或真空傳感器，能夠滿足以英制（磅/ 平方英寸）和公制（巴）計(jì)量的測量壓力范圍。指定最適合所分配空間的外形尺寸。在設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)考慮傳感器是否應(yīng)配置指示燈或顯示屏幕，以方便運(yùn)行人員使用。如果需要快速更改設(shè)定值，可考慮采用配置了IO-Link 的壓力和真空傳感器。

流量傳感器

與壓力和真空傳感器一樣，流量傳感器可通過流量范圍、尺寸、設(shè)定值的可變性來選擇。在訂購傳感器時(shí)，可以指定顯示選項(xiàng)。可以為設(shè)備的某個(gè)區(qū)域和整個(gè)設(shè)備應(yīng)用，選擇相對較低流速的流量傳感器。

光學(xué)傳感器

最常見的光學(xué)傳感器是光電散射、反射以及直通光束。激光傳感器和光纖傳感裝置也屬于光學(xué)傳感器類型。

光電傳感器通過反射光或中斷光束，來檢測物體是否存在。

光電傳感器大多是存在傳感器光電傳感器通過反射光或阻斷光束，來檢測物體。由于成本低、通用性強(qiáng)、可靠性高，這些傳感器是制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的傳感器之一。漫反射光電傳感器不需要反射器。它是性價(jià)比很高的傳感器，用于檢測附近物體的存在。

直通光束光電傳感器可以提供最長的傳感范圍，這種傳感器分別在兩個(gè)點(diǎn)安裝發(fā)射單元和接收單元。車庫門安全傳感器就是光束傳感器。當(dāng)光束中斷時(shí)，表示目標(biāo)存在。槽型光電傳感器，是一種有趣的直通光束變體；它將一個(gè)發(fā)射器和接收機(jī)，安裝在同一個(gè)緊湊的單元上。槽型光傳感器，用于檢測小部件的存在和缺失。

反射式光電傳感器具有傳感器和反射器，用于中距離存在感測。從精確度和成本上來說，這是介于漫反射和直通光束之間的傳感器。

光纖傳感裝置用于存在和距離傳感。這些多功能傳感器上的參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整，以檢測各種顏色、背景和距離范圍。

激光傳感器可用于長距離存在感測，其在短距離測量應(yīng)用中是最精確的。

對于類型、位置和旋轉(zhuǎn)方向檢測，智能緊湊型視覺系統(tǒng)是理想選擇。

視覺傳感器可用于條碼讀取、計(jì)數(shù)、形狀驗(yàn)證等。視覺傳感器是一種經(jīng)濟(jì)高效的視覺應(yīng)用，在使用相機(jī)系統(tǒng)成本較高而且比較復(fù)雜的場合，可以使用視覺傳感器。視覺傳感器用于條碼讀取，跟蹤單個(gè)組件，并執(zhí)行為該組件匹配的工藝過程。傳感器可以驗(yàn)證部件上存在的功能數(shù)量。視覺傳感器可以確定是否已達(dá)到指定的曲線或其它形狀。由于這些傳感器需要處理光線，因此在環(huán)境光和背景反射率方面，盡可能接近運(yùn)行環(huán)境的場合下，對傳感器進(jìn)行測試至關(guān)重要。在大多數(shù)應(yīng)用中，建議將視覺傳感器放置在外殼內(nèi)，使其與外部光源隔離開來。在傳感器測試中，尋求視覺傳感器制造商的幫助是一個(gè)好主意。此外，別忘了確保選擇合適的現(xiàn)場總線。

信號轉(zhuǎn)換器，將從傳感器的模擬輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘栟D(zhuǎn)換器上的開關(guān)量，另一種選擇是轉(zhuǎn)換為IO-Link 過程數(shù)據(jù)。

可通過壓力或真空傳感器實(shí)現(xiàn)存在控制。

第二部分 常見工業(yè)儀表的故障判斷方法

儀表故障是我們工作中經(jīng)常會(huì)遇到的問題，那么判斷故障，找出問題都有哪些好方法呢？下面小編為大家據(jù)整理了工業(yè)儀表故障分析判斷的10種方法，匯總多年儀表維修經(jīng)驗(yàn)，希望能對大家有所幫助。

1直觀檢查法

不用任何測試儀器，通過人的感官（眼、耳、鼻、手）去觀察發(fā)現(xiàn)故障的方法。直觀檢查法分外觀檢查和開機(jī)檢查兩種。

外觀檢查內(nèi)容主要包括：

①儀器儀表外殼及表盤玻璃是否完好，指針有否變形或與刻度盤相碰，裝配緊固件是否牢固，各開關(guān)旋鈕的位置是否正確，活動(dòng)部分是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，調(diào)整部位有無明顯變動(dòng)；

②連線有無斷開，各接插件是否正常連接，電路板插座上的簧片是否彈力不足、接觸不良，對于采用單元組合裝配的儀表，特別要注意各單元板連接螺絲是否擰緊；

③各繼電器、接觸器的接點(diǎn)，是否有錯(cuò)位、卡住、氧化、燒焦粘死等現(xiàn)象；

④電源保險(xiǎn)絲是否熔斷，電子管是否裂碎、漏氣（漏氣后管子內(nèi)壁附著一層白色粉末）、損壞，晶體管外殼涂漆是否變色、斷極，電阻有否燒焦，線圈是否斷絲，電容器外殼是否膨脹、漏液、爆裂；

⑤印刷板敷銅條是否斷裂、搭錫、短路，各元件焊點(diǎn)是否良好，有無虛焊、漏焊、脫焊現(xiàn)象；

⑥各零部件排列和布線是否歪斜、錯(cuò)位、脫落、相碰。

開機(jī)檢查主要包括：

①機(jī)內(nèi)電源指示燈、各電子管及其他發(fā)光元件是否通電發(fā)亮；

②機(jī)內(nèi)有無高壓打火、放電、冒煙現(xiàn)象；

③有無振動(dòng)并發(fā)出噼啪聲、摩擦聲、碰擊聲；

④變壓器、電機(jī)、功放管等易發(fā)熱元器件及電阻、集成塊溫升是否正常，有無燙手現(xiàn)象；

⑤機(jī)內(nèi)有無特殊氣味，如變壓器電阻等因絕緣層燒壞而發(fā)出的焦糊味，示波管高壓漏電打火使空氣電離所產(chǎn)生的自氧氣味；

⑥機(jī)械傳動(dòng)部分是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，有無齒輪嚙合不好、卡死及嚴(yán)重磨損、打滑變形、傳動(dòng)不靈等現(xiàn)象。

直觀檢查一定要十分仔細(xì)認(rèn)真，切忌粗心急躁。在檢查元件和連線時(shí)只能輕輕搖撥，不能用力過猛，以防拗?jǐn)嘣⑦B線和印刷板銅箔。開機(jī)檢查接通電源時(shí)手不要離開電源開關(guān)，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)關(guān)閉。要特別注意人身安全，絕對避免兩只手同時(shí)接觸帶電設(shè)備。電源電路中的大容量濾波電容在電路中帶有充電電荷，要防止觸電。微信添加YK-ELE，了解更多自控與工程技術(shù)。

2調(diào)查法

通過對故障現(xiàn)象和它產(chǎn)生發(fā)展過程的調(diào)查了解，分析判斷故障原因的方法。一般有以下幾個(gè)方面：

①故障發(fā)生前的使用情況和有無什么先兆；

②故障發(fā)生時(shí)有無打火、冒煙、異常氣味等現(xiàn)象；

③供電電壓變化情況；

④過熱、雷電、潮濕、碰撞等外界情況；

⑤有無受到外界強(qiáng)電場、磁場的干擾；

⑥是否有使用不當(dāng)或誤操作情況；

⑦在正常使用情況下出現(xiàn)的故障，還是在修理更換元器件后出現(xiàn)的故障；

⑧以前發(fā)生過哪些故障及修理情況等。

采用調(diào)查法檢修故障，調(diào)查了解要深入仔細(xì)，特別對現(xiàn)場使用人員的反映要核實(shí)，不要急于拆開檢修。維修經(jīng)驗(yàn)表明，使用人員的反映有許多是不正確或不完整的，通過核實(shí)可以發(fā)現(xiàn)許多不需維修的問題。

3斷路法

將所懷疑的部分與整機(jī)或單元電路斷開，看故障可否消失，從而斷定故障所在的方法。

儀器儀表出現(xiàn)故障后，先初步判斷故障的幾種可能性。在故障范圍區(qū)域內(nèi)，把可疑部分電路斷開，以確定故障發(fā)生在斷開前或斷開后。通電檢查如發(fā)現(xiàn)故障消失，表明故障多在被斷開的電路中，如故障仍然存在，再做進(jìn)一步斷路分割檢查，逐步排除懷疑，縮小故障范圍，直到查出故障的真正原因。

斷路法對單元化、組合化、插件化的儀器儀表故障檢查尤為方便，對一些電流過大的短路性故障也很有效。但對整體電路是大環(huán)路的閉合系統(tǒng)回路或直接耦合式電路結(jié)構(gòu)不宜采用。

4短路法

將所懷疑發(fā)生故障的某級電路或元器件暫時(shí)短接，觀察故障狀態(tài)有無變化來斷定故障部位的方法。

短路法用于檢查多級電路時(shí)，某級電路或元器件暫時(shí)短接后，若故障消失或明顯減小，說明故障在短路點(diǎn)之前，故障無變化則在短路點(diǎn)之后。如某級輸出端電位不正常，將該級的輸入端短路，如此時(shí)輸出端電位正常，則該級電路正常。

短路法也常用來檢查元器件是否正常，如用鑷子將晶體三級管基極和發(fā)射極短路，觀察集電極電壓變化情況，判斷管子有無放大作用。在TTL數(shù)字集成電路中，用短路法判斷門電路、觸發(fā)器是否能夠正常工作。將可控硅控制極和陰極短路判斷可控硅是否失效等。另外也可將某些儀表（如電子電位差計(jì)）輸入端短路，看儀表指示變化來判斷儀表是否受到干擾。

5替換法

通過更換某些元器件或線路板以確定故障在某一部位的方法。

用規(guī)格相同、性能良好的元器件替下所懷疑的元器件，然后通電試驗(yàn)，如故障消失，則可確定所懷疑的元器件是故障所在。若故障依然存在，可對另一被懷疑的元器件或線路板進(jìn)行相同的替代試驗(yàn)，直到確定故障部位。

在進(jìn)行替換前，要先用一點(diǎn)時(shí)間分析故障原因，而不要盲目亂換元器件。如故障是由于短路或熱損傷造成，則替換上的好元件也可能被損害。再如一只二極管燒壞，可能是由于該管的工作電流和反向峰值電壓不夠，若此時(shí)換上另一只同型號的二極管也僅僅是把故障暫時(shí)做了處理，而未根除。

另外，元器件的更換均應(yīng)切斷電源，不允許通電邊焊接邊試驗(yàn)。所替換的元器件安裝焊接時(shí)，應(yīng)符合原焊接安裝方式和要求。如大功率晶體管和散熱片之間一般加有絕緣片，切勿忘記安裝。在替換時(shí)還要注意不要損壞周圍其他元件，以免造成人為故障。微信添加YK-ELE，了解更多自控與工程技術(shù)。

6分部法

在查找故障的過程中，將電路和電氣部分分成幾個(gè)部分，以查明故障原因的方法。

一般檢測控制儀表電路可分為三大部分，即外部回路（由儀表的接線端往外到檢測元件、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為止的全部電路）、電源回路（由交流電源到電源變壓器等全部電路）、內(nèi)部回路（除外部回路、電源回路以外的全部電路）。在內(nèi)部電路中又可分為幾小部分（根據(jù)其內(nèi)部電路特點(diǎn)、電氣部件結(jié)構(gòu)劃分）。分部檢查即根據(jù)劃分出的各個(gè)部分，采取從外到內(nèi)、從大到小、由表及里的方法檢查各部分，逐步縮小懷疑范圍。當(dāng)檢查判斷出故障在哪一部分后，再對這一部分做全面檢查，找到故障部位。

分部檢查按順序?qū)x器儀表各部分進(jìn)行檢查分析判斷，雖比較有條理，但檢修時(shí)間長，在檢查中往往抓不住重點(diǎn)，浪費(fèi)不少時(shí)間。此法適應(yīng)于檢修人員維修經(jīng)驗(yàn)較少，對儀器儀表故障現(xiàn)象不太熟悉，且故障較復(fù)雜的情況。

7人體干擾法

人身處在雜亂的電磁場中（包括交流電網(wǎng)產(chǎn)生的電磁場），會(huì)感應(yīng)出微弱的低頻電動(dòng)勢（近幾十至幾百微伏）。當(dāng)人手接觸到儀器儀表某些電路時(shí)，電路就會(huì)發(fā)生反映，利用這一原理可以簡單地判斷電路某些故障部位。

采用人體干擾法要注意所處的環(huán)境。如電氣設(shè)備和線路比較少及地下室、部分鋼筋建筑物等，干擾所產(chǎn)生的信號會(huì)小些，這時(shí)可用一根長導(dǎo)線代替手以獲得較大的干擾信號。另外采用此法在檢查儀器儀表的高壓部分或底板帶電的儀器儀表，務(wù)必十分注意安全，以免觸電。

8電壓法

電壓法就是用萬用表（或其他電壓表）適當(dāng)量程測量懷疑部分，分測交流電壓和直流電壓兩種。測交流電壓主要指交流供電電壓，如交流220V網(wǎng)電壓、交流穩(wěn)壓器輸出電壓、變壓器線圈電壓及振蕩電壓等；測直流電壓指直流供電電壓、電子管、半導(dǎo)體元器件各極工作電壓、集成塊各引出角對地電壓等。

電壓法是維修工作中最基本方法之一，但它所能解決的故障范圍仍是有限的。有些故障，如線圈輕微短路、電容斷線或輕微漏電等，往往不能在直流電壓上得到反映。有些故障，如出現(xiàn)元器件短路、冒煙、跳火等情況時(shí)，就必須關(guān)掉電源，此時(shí)電壓法就不起作用了，這時(shí)必須采用其他方法來檢查。

9電流法

電流法分直接測量和間接測量兩種。直接測量是將電路斷開后串入電流表，測出電流值與儀器儀表正常工作狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而判斷故障。如發(fā)現(xiàn)哪部分電流不在正常范圍內(nèi)，就可以認(rèn)為這部分電路出了問題，至少受到了影響。間接測量不用斷開電路，測出電阻上的壓降，根據(jù)電阻值的大小計(jì)算出近似的電流值，多用于晶體管元件電流的測量。

電流法比電壓法要麻煩一些，一般需要將電路斷開后串入電流表進(jìn)行測試。但它在某些場合比電壓法更加容易同故障。電流法與電壓法相互配合，能檢查判斷出電路中絕大部分故障。微信添加YK-ELE，了解更多自控與工程技術(shù)。

10電阻法

電阻檢查法即在不通電的情況下，用萬用表電阻擋檢查儀器儀表整機(jī)電路和部分電路的輸入輸出電阻是否正常；各電阻元件是否開路、短路、阻值有無變化；電容器是否擊穿或漏電；電感線圈、變壓器有無斷線、短路；半導(dǎo)體器件正反向電阻；各集成塊引出腳對地電阻；并要粗略判斷晶體管β值；電子管、示波管有無極間短路，燈絲是否完好等。

應(yīng)用電阻法檢查故障時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①由于電路中有不少非線性元件，如晶體管、大容量的電解電容等，采用電阻法測量某兩點(diǎn)間的電阻時(shí)，因這些非線性元件連接著，所以要注意萬用表的紅、黑極性，因?yàn)椴煌瑯O性所測出的結(jié)果是不同的；

②要避免用Ω×1擋（電流較大）和Ω×10K擋（電壓較高）直接測量普通小電流和耐壓低的晶體管、集成電路塊，以免造成損壞；

③儀器儀表中被測元件大多在電路上要牽連（串聯(lián)或并聯(lián)）許多其他元件。因此，對于不是直接擊穿而是漏電或電阻阻值比較大的場合，要把被測元件脫開后再進(jìn)行檢查測量。對于只有兩個(gè)引出線的電阻、電容器等元件，只要脫開一個(gè)引線即開，而對于具有3根線如晶體三極管等，則應(yīng)脫開兩根引出線。微信添加YK-ELE，了解更多自控與工程技術(shù)。

第三部分 常見工業(yè)儀表的干擾與措施

模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)，還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中，都有一個(gè)如何使其測量精度達(dá)到最高的問題。

而眾多的干擾一直影響著傳感器的測量精度，如：現(xiàn)場大耗能設(shè)備多，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾；工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過壓，常常達(dá)到額定電壓的35％左右，這種惡劣的供電有時(shí)長達(dá)幾分鐘、幾小時(shí)，甚至幾天；各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜，信號會(huì)受到干擾，特別是信號線與交流動(dòng)力線同走一個(gè)長的管道中干擾尤甚；多路開關(guān)或保持器性能不好，也會(huì)引起通道信號的竄擾；空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作；此外，現(xiàn)場溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)發(fā)生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風(fēng)沙、雨淋，甚至鼠咬蟲蛀等都會(huì)影響傳感器的可靠性。

模擬傳感器輸出的一般都是小信號，都存在小信號放大、處理、整形以及抗干擾問題，也就是將傳感器的微弱信號精確地放大到所需要的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(如1VDC～5VDC或4mADC～20mADC)，并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。這就要求設(shè)計(jì)制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來的某些問題，即抗干擾問題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式，設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的最佳狀態(tài)。

二、干擾源、干擾種類及干擾現(xiàn)象

傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場運(yùn)行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析，對不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無疑是矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法，除了基本構(gòu)件外，針對不同的運(yùn)行場合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。在進(jìn)一步討論電路元件的選擇、電路和系統(tǒng)應(yīng)用之前，有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種類。

1、主要干擾源
(1)靜電感應(yīng)

靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，因此又稱電容性耦合。

(2)電磁感應(yīng)

當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過磁場耦合到另一個(gè)電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線等。

(3)漏電流感應(yīng)

由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降，導(dǎo)致漏電電流增加就會(huì)引起干擾。尤其當(dāng)漏電流流入測量電路的輸入級時(shí)，其影響就特別嚴(yán)重。

(4)射頻干擾

主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等。

(5)其他干擾

現(xiàn)場安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)除了易受以上干擾外，由于系統(tǒng)工作環(huán)境較差，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾及化學(xué)干擾等。

2、干擾的種類

(1)常模干擾

常模干擾是指干擾信號的侵入在往返2條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強(qiáng)的交變磁場，使儀器受周圍交變磁場影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢形成干擾，這種干擾較難除掉。

(2)共模干擾

共模干擾是指干擾信號在2條線上各流過一部分，以地為公共回路，而信號電流只在往返2個(gè)線路中流過。共模干擾的來源一般是設(shè)備對地漏電、地電位差、線路本身具有對地干擾等。由于線路的不平衡狀態(tài)，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)換成常模干擾，就較難除掉了。

(3)長時(shí)干擾

長時(shí)干擾是指長期存在的干擾，此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長期存在且變化不大，用檢測儀表很容易測出，如電源線或鄰近動(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50Hz工頻干擾。

(4)意外的瞬時(shí)干擾

意外瞬時(shí)干擾主要在電氣設(shè)備操作時(shí)發(fā)生，如合閘或分閘等，有時(shí)也在伴隨雷電發(fā)生或無線電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生。

干擾可粗略地分為3個(gè)方面：(a)局部產(chǎn)生(即不需要的熱電偶)；(b)子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合(即地線的路徑問題)；(c)外部產(chǎn)生(Bp電源頻率的干擾)。

3、干擾現(xiàn)象

在應(yīng)用中，常會(huì)遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：

(1)發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)；

(2)信號等于零時(shí)，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳；

(3)傳感器工作時(shí)，其輸出值與實(shí)際參數(shù)所對應(yīng)的信號值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的、無規(guī)律的；

(4)當(dāng)被測參數(shù)穩(wěn)定的情況下，傳感器輸出的數(shù)值與被測參數(shù)所對應(yīng)的信號數(shù)值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值；

(5)與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。

干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號傳輸通道干擾，干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾。信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過程中，長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內(nèi)阻，無論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，線路中也不會(huì)建立起任何干擾電壓；此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過電源對其它設(shè)備進(jìn)行干擾。

三、抗干擾的措施

1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

對傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備有：電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈，甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制。

(1)用硬件線路抑制尖峰干擾的影響

常用辦法主要有三種：

①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性；

②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖；

③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來時(shí)電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。

(2)利用軟件方法抑制尖峰干擾

對于周期性干擾，可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣，從而有效地消除干擾。

(3)采用硬、軟件結(jié)合的看門狗(watchdog)技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響

軟件：在定時(shí)器定時(shí)到之前，CPU訪問一次定時(shí)器，讓定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)，正常程序運(yùn)行，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖，watchdog也就不會(huì)起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”，則CPU就不會(huì)在定時(shí)到之前訪問定時(shí)器，因而定時(shí)信號就會(huì)出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷，保證智能儀器回到正常程序上來。

(4)實(shí)行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開，以防止設(shè)備間的干擾。

(5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對其它設(shè)備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。

(6)采用隔離變壓器

考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合，而是靠初、次級寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共模干擾能力。

(7)采用高抗干擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平)的電壓，但干擾脈沖的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。

2、信號傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)

(1)光電耦合隔離措施

在長距離傳輸過程中，采用光電耦合器，可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離，外部的尖峰干擾信號會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。

光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，使信號傳輸過程的信噪比大大提高。干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度，但是能量很小，只能形成微弱電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，一般導(dǎo)通電流為10mA～15mA，所以即使有很大幅度的干擾，這種干擾也會(huì)由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。

(2)雙絞屏蔽線長線傳輸

信號在傳輸過程中會(huì)受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響，采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外，在長距離傳輸過程中，一般采用差分信號傳輸，可提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現(xiàn)象中的(2)、(3)、(4)種干擾的產(chǎn)生。

3、局部產(chǎn)生誤差的消除

在低電平測量中，對于在信號路徑中所用的(或構(gòu)成的)材料必須給予嚴(yán)格的注意，在簡單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能產(chǎn)生實(shí)際的熱電勢。由于它們經(jīng)常是成對出現(xiàn)，因此盡量使這些成對的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施，為此一般用熱屏蔽、散熱器沿等溫線排列。