试论机电一体化中常用的干扰抑制技术

袁新亮

摘 要：机电一体化系统使用微电子器件处理与控制信息，但是身为不可缺少的核心部件，微电子器件非常容易受到电子干扰的影响，再加上其本身由半导体制成，所以其本身便是一个宽频带的干扰源，因此其所受到的干扰是非常明显的。针对机电一体化系统所受到的干扰，操作者需要掌握干扰抑制技术，本文试对机电一体化系统中常用的干扰抑制技术进行简单研究分析。

关键词：机电一体化；干扰抑制技术；电磁干扰；传感器

对于机电一体化系统来说，其最为重要的组成部分便是传感器、微处理器以及电路，其接受来自传感器的各类信号，在长距离传输后经由接口电路被导入微处理器，在这一运行过程中，机电一体化系统频繁受到电磁干扰，其运行状况将会大大折扣。对此，应该从干扰抑制技术入手，通过在安装调试、运行维护等环节应用干扰抑制技术，以此来确保机电一体化系统的稳定运行。

一、概述

（一）何为机电一体化

机电一体化又被称为“机械电子学”，这种技术集信息技术、微电子技术、电工电子技术以及机械技术为一体，将接口技术、传感器技术、信号变换技术有机结合在一起，于现实中实现广泛的应用。目前，机电一体化技术的研究目标是将信息技术与微电子技术、机械技术更好地融合在一起，以实现机电一体化系统的最优化，在这个系统中，各项技术都能发挥出自身的长处，昭显出自身的特点，机械产品因此而不断更新换代。目前，市面上的自动化生产设备，便是机电一体化的发展产物。

（二）干扰要素

电磁干扰犹如病毒侵犯人体，都需要具备三个条件，其一为“源头”，其二为“传播途径”，其三为“敏感体”。对于机电一体化系统来说，变压器、继电器、微波设备以及电机等可以发出干扰信号的设备均可以成为干扰源，此外，宇宙射线、太阳以及雷电也会带来干扰，因此同样是干扰源。按照其干扰对象的不同，可以分为设备干扰（如绝缘不好、接地不完善、设备漏电等）、空间干扰（如磁场、电场、广播、电话、太阳等）以及供电干扰（如断电、浪涌、尖峰、噪声等）。

二、干扰抑制技术

（一）物理屏蔽技术

将一体化系统的器件、受扰电路从干扰源周围远远隔开，可以降低受干扰的程度，事实上，干扰程度大多与距离远近有着密切的联系，一般而言，干扰力度=距离x距离，每增加1倍的距离，干扰程度就会降低1/4。基于这样的客观状况，可以有计划地进行设备与器件的安装与布线，如：低电模拟信号→一般数字电路→交流控制装置→直流动力装置→交流动力装置，如此可以避免因系统干扰而出现故障。

（二）滤波技术

滤波技术主要针对交流电源线上存在的输入干扰、瞬变干扰，当然，信号传输线中存在的感应干扰也在其针对范围之内。目前，常见的滤波器主要有压敏电阻、电容以及电感。以交流电源滤波器为例，电源滤波器既可以对外来的高频干扰产生抑制效果，也能阻断开关电源由内向外发出的干扰。对于从工频电源、雷击中产生的瞬变干扰，可以通过电源滤波器进行滤除。这种技术的实行要点有如下几点：①滤波器在安装时应将位置选择上机箱底部，距离电源尽可能近，下方放有垫板，未经滤波器的电源线不要迂回布置，若此节段长度过长，则应加以屏蔽。②电源为柜体周边的照明设备、电磁开关直接供电，若这些干扰源被安装在柜体中，则应将这类负载引接到滤波器上，或是单为其加装滤波器。③电源滤波器的外壳应通过祖线与机柜外壳直接连接，二者距离应尽可能短，将滤波器的输出线路与输入线路分离开来，输出线使用屏蔽线或双绞线，其中屏蔽线需接地。

（三）接地技术

在抗干扰技术中，接地技术的可行性已经得到了证实，这技术要求控制系统、电子系统均具有一个公共参考电位，将所有参考电位连接在一起，形成一条“接地线”，当这条地线与公共底板、设备外壳、柜体框架相连接，即为浮地系统；若这条地线与大地相连，即为接地系统。目前，常用的接地系统可分为三类，其一为保护接地，其二为系统接地，其三为屏蔽接地。其中保护接地因其保护人与设备安全这一目标而得名，将强电设备的外壳、底座、金属手柄以及柜体框架与大地连接，若在普通环境下能保持电压<48V，在潮湿环境下保持电压<24V，则可称之为妥善接地。系统接地按照连接方式的不同可分为直接接地、浮地系统以及经电容电阻接地三类，系统基准电位直接与大地相连。屏蔽接地的静电屏蔽要求必须接地，屏蔽电缆的绝缘保护套不可破损，当频率>10MHz时，应通过多点接地来预防出现集肤效应与天线效应。在使用双重屏蔽电缆时，外屏蔽层应与屏蔽地线相接，内屏蔽层应与系统地线相接。治愈交流电源的进线屏蔽层与线路滤波器的外壳或接地端子，应该与保护地线相接。对于单独一台的小型装置，可在机箱内部安装专用的屏蔽接地端子，且所有屏蔽层都应与此端子相接；若控制柜属大型，则应该在机柜中安装屏蔽基地母线，并在个性比曾中与屏蔽接地母线就近连接，随后与其他接地线相连，最终在一处进行集中接地。

（四）屏蔽技术

1.静电屏蔽

不同的电路之间可能因为分布电容精合而出现一定的干扰，静电屏蔽对这种干扰有较强的针对性，通过将屏蔽物与大地相接可以实现有效的静电屏蔽。一般而言，可以使用铜、铝等低电阻金属制成屏蔽罩，将其与机壳或大地可靠相连。

2.低频磁场屏蔽

针对低频磁场，可以使用具有高导磁率的软磁材料来制备屏蔽罩，所制成的屏蔽罩或呈管状，或呈杯状，将干扰源覆盖后可以把磁场干扰“困”在屏蔽罩中，同时，外界存在的低频干扰磁场也无法对屏蔽罩中的电路、器件造成明显的干扰。当然，若是想发挥出更好的低频磁场屏蔽效果，可以设置双重屏蔽甚至多重屏蔽。

3.电磁屏蔽

针对高频的电磁干扰，可以采用反射、吸收的方式来承载、排除电磁能量。针对低频的电磁干扰，可以通过加厚屏蔽无或采用先进的抗磁材料来屏蔽电磁干扰。相較于静电屏蔽，电磁屏蔽即使没有使屏蔽物与大地相接也能发挥屏蔽作用。

结语：

机电一体化设备在运行中经常遭受电磁干扰，为其采用电磁屏蔽、接地技术、滤波技术、物理屏蔽技术等常见干扰抑制技术可以有效预防电磁干扰，确保设备的正常运行。

参考文献：

[1]王宪文.机电一体化中常用的干扰抑制技术[J].中国科技博览，2013（04）.

[2]金国良.机电一体化中常用的干扰抑制技术探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（22）.

[3]金巧兰.EMI&EMC专题（二）电磁干扰的分类和常用的抑制技术[J].重发科技，2013（01）.