电子自动化装置的干扰与抑制技术分析

2018-03-20孙杰

数字通信世界 2018年8期

孙杰

（中国空空导弹研究院，洛阳 471099）

在自动化技术的快速发展下，电子自动化装置的技术水平也得到明显提升，其功能和类型不断丰富，性能日趋完善，为工业自动化发展提供了有力支持。但工业生产环境也越来越复杂，大量电磁元器件的应用使自动化装置在运行过程中容易受到干扰，进而产生信号误差和运动误差。可以具体将电子自动化装置的收发信号分为有用信号与干扰信号两部分，通过采取有效的抑制技术消除干扰信号，可以保证电子自动化装置的正常运行。

1 电子自动化装置干扰问题

电子自动化装置常见的干扰问题主要包括：

（1）静电干扰，在装置运行过程中，受自身设备电容耦合或电场影响，产生电磁干扰。不同装置系统的干扰作用不同，电机系统、电磁铁和变压设备等都会对自动化装置产生一定程度的静电干扰；

（2）磁场耦合干扰，属于体验式干扰的一种，装置在通过较大电流时，周围产生动态电磁场，由于电弧引发电磁辐射和触电设备引起电火花辐射等，都会对自动化装置运行产生电磁波干扰，同时也会对周围的变压设备和交流电机等产生干扰[1]；

（3）共模干扰，电子自动化装置都具有接口，采用差分信号传输方式，装置收发器共模电压具有范围限制，如果电压超限，也会对装置产生干扰。而且此类干扰作用通常较强，可能影响到装置正常通信，甚至造成零件或接口损坏；

（4）漏电耦合干扰，在正常运行过程中，电子自动化装置不应出现电气连接位置电流绝缘降低现象，否则容易导致装置内部出现漏电，进而出现漏电耦合干扰问题。一般在潮湿工况下，自动化装置运行时各零件会产生大量热量，表面出现水汽，容易导致其内外绝缘下降，需要对特殊工况加以注意[2]；

（5）电网干扰，在电子自动化装置的运行过程中，电网作为其动力能源，也会对装置运行产生一定干扰作用，在供电工程中，电网中连接着不同的用电设施，其运行状态异常，都会对装置产生干扰。比如在运行过程中出现超负载电压切断，电网电压叠加导致设施启动时出现短时间的电压降问题，会对电子自动化装置产生干扰，受到不同频率信号干扰。

2 电子自动化装置干扰抑制技术

2.1 静电屏蔽和磁屏蔽技术

针对上述几种典型的干扰问题，在电子自动化装置的应用过程中，应分别采取不同的干扰抑制技术。对于经典干扰而言，可以采用静电屏蔽技术消除或屏蔽干扰信号源。静电平衡时导体内线路不存在电磁场，可以从静电干扰作用方式着手，结合导体性质，采用接地方法抑制其内部金属导体与外部线路静电干扰。通过对屏蔽装置进行接地，可以有效组织干扰信号入侵。同时还可以采用此屏蔽技术，与静电屏蔽原理类似，通过采用特定的材料制作屏蔽装置，达到一致电磁辐射的效果。

2.2 电磁屏蔽技术

一般电磁辐射与交变电流频率成正比关系，电磁屏蔽技术的应用可以有效抑制高频电磁干扰，其屏蔽效能SE可以通过公式SE=20log10（E2/E2）进行计算。具体是利用铝和铜等低电阻金属材料，制作屏蔽装置，在出现高频电流时，屏蔽体内部会产生涡流，形成磁场，进而达到消除或降低电磁场干扰的作用。电磁屏蔽技术的应用不仅能够屏蔽干扰源，还能保护主体，起到一定静电屏蔽的作用，是较为实用的一种电子自动化装置干扰抑制技术。

2.3 共组抗干扰抑制技术

共组抗干扰抑制技术是目前在电子自动化技术中常用的一种干扰抑制技术，任何电子回路导线都可能形成共组抗干扰，具体可分为电源、公共电路两种形式。共组抗干扰抑制技术的原理是利用高质量电容装置，提高电源功率限度，从而减小电源内阻。同时可以分离虚拟和数字电路的电线、地线，独立连接对应电源输出端。采用长度较短、截面面积较大的电线和地线，可以降低电线、地线共组干扰。为降低强用电设施带来的共组抗干扰问题，可以在电子自动化装置工作线与安全线的交叉处设置较小的电阻，同时增加地线截面面积，使其长度足够短，进而降低地线阻抗产生的共组抗干扰问题。

2.4 漏电耦合干扰抑制技术

一般而言，出现漏电耦合干扰问题，主要是由于电子自动化装置工作在较差的工作环境中，导致其绝缘体电阻降低，进而产生了漏电问题。因此，对于工作在潮湿等特殊工况下的自动化装置，维护检修人员应定期到现场对装置及零件进行检查，及时清除线路上堆积的杂物、灰尘。另一方面，在进行线路设计和布置时，应预留出一定的空隙，或布置其他屏蔽方式，防止出现漏电耦合干扰问题。

2.5 电网干扰抑制技术

电网干扰抑制技术主要从抑制电网高频干扰问题和避免电网电压超负荷两个方面着手。一般可以采用压敏电阻，减小电网的运行电压，同时提高电源变压装置两侧线路的频率波，达到一致干扰的作用。通过采用交流稳压电源，可以有效增强电网抗干扰能力，达到电网干扰抑制目的。总之，在电子自动化装置的运行过程中，可能受到多种干扰问题，需要综合采用多种干扰抑制技术，保证装置运行可靠性。