防干扰在计量中的探索与应用

赵鹏 侯雯

摘 要：本文对防干扰的方法进行探索与研究，从软硬两个方面阐述了一些防干扰的方法，并讲述了一些常见典型的例子。在我们计量事业中，本文的防干扰方法具有一定的探索研究与实际应用价值。

关键词：防干扰；计量；探索

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

信号是运载消息的工具，是消息的载体。在通信领域中，信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。在长距离传输时，信号由于衰减、噪声和导线束中其他导线的干扰而退化。干扰是指对有用信号的接收造成损伤。干扰可分两种，串扰：电子学上两条信号线之间的耦合现象；无线电干扰：通过发送无线电信号来降低信噪比的方式，达到破坏通信、阻止广播电台信号的行为。

防止干扰的方法有很多，如动力线与通信线隔离、在通信线上采用屏蔽层，再如软硬件滤波等等，本文将防干扰方法分为软硬件两部分，从这两部分来阐述不同的防干扰方法。

1 硬件方法

（1）空间隔离（分开）。信号线与强电线路长距离近尺寸平行布线，相互产生电磁耦合。因此，要避免信号线与强电线路长距离近尺寸平行布线，强电线路与信号线应分线槽敷设，且线槽间保持一定的距离。此外，动力电源与信号电源共用一个，尤其是动力电源为频繁工作电磁阀之类的设备供电时，对电源电压的稳定不利，就会对信号的稳定产生影响。在设计时，就应该考虑将动力电源与信号电源分开，各使用一个。（2）铁氧体磁环。从材质上区分，铁氧体磁环主要包括镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环。对不同频率的干扰，采用不同的铁氧体磁环，镍锌铁氧体磁环适合抑制高频段的电磁干扰，锰锌铁氧体磁环适合抑制低频端的电磁干扰。在磁环作用下，使正常有用的信号很好地通过。（3）电抗器。变频器专用电抗器通常安装在变频器直流调速器的输入或输出端，可抵制变频器产生的3、5次谐波向电网传递，减少变频产生的谐波对其他元件的干扰。在电容器回路安装阻尼电抗器（即串联电抗器），电容器回路投入时起抑制涌流的作用。同时与电容器组一起组成谐波回路，起各次谐波的滤波作用。（4）屏蔽层。导体外部有导体包裹的导线叫屏蔽线，包裹的导体叫屏蔽层，一般为编织铜网或铜泊（铝），避免干扰信号进入内层，同时降低传输信号的损耗，屏蔽层需要接地，外来的干扰信号可被该层导入大地。值得注意的是，屏蔽层需单端接地，否则在屏蔽层上可能形成电势差，干扰信息。

2 软件方法

（1）滤波。滤波有硬件滤波和软件滤波。硬件滤波需要增加硬件成本且后期维护改造较为麻烦，一般多采用软件滤波。常用的软件滤波如下：

1）限幅滤波。根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值，每次检测到新值时判断，本次值与上次值之差是否小于允许的最大偏差值。小于则本次值有效，否则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。2）算术平均滤波。连续取N个采样值进行算术平均运算，适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。3）递推平均滤波。把连续取N个采样值看成一个队列，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据（先进先出原则），把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高。

（2）拟合。当汽车进入隧道时，车内信号就会被屏蔽，可以充分利用进入隧道前的各项数据拟合出在隧道内的数据，为驾驶员提供参考。这就可以采用拟合的方法，如曲线拟合、模糊控制拟合、神经网络拟合。

（3）最短按键时间。有时由于信号的干扰，或者设备的灵敏度很高，会导致抖动现象的产生，如在点按触摸屏上的按键时，按键会被触发两次甚至好几次。这可能会导致一些电磁阀、电机等重复启动，影响电机的寿命，也可能会导致一些误操作，后果是不堪设想的。可以在触摸屏等软件中，设置最短按鍵时间，如电机启动按钮需连续按住1S才会启动电机。

3 防干扰应用

在计量检定、校准与检测中，干扰无处不在，我们应针对干扰采取尽可能多的防干扰措施，提高计量的工作质量。在计量方面，本文例举几个常用的防干扰应用，其如下：

（1）隔离技术。常见的隔离技术有光电隔离、继电器隔离和变压器隔离等。

在强电电路的切换上，易有火花、电弧等的出现，如果人工参与控制切换，会对人员带来安全隐患。这时采用隔离技术，人只要通过弱电、光等就可以间接控制强电，这样就将强电与人分开了，解决强电对人员带来安全隐患的问题。隔离技术在我们的计量工作中应用十分广泛。如我们校准移液器的电子天平，把手放在电子天平罩子的光控开关上，电子天平罩子就会相应地开和关，这里面就采用了光电隔离。电子天平内供压力传感器与供电子天平罩子执行器的电源也分开，以防供电子天平罩子执行器的电源随执行器的动作产生波动，给压力传感器带来影响，这也采用了隔离技术。

（2）屏蔽技术。在一些干扰较强的现场，干扰可能影响计量器具的计量精度，这时需要使用屏蔽。如在通讯线和电源线均采用屏蔽层，这样电源线不会影响周围的设备，通讯线也不会被周围的干扰影响。在我们的计量工作中，屏蔽技术也是无处不在，如所有的通讯线基本上都采用了屏蔽层，再如我们的恒温室，有的采用了屏蔽技术，在里面手机信号收不到信号。

（3）电子秤递推平均滤波。在称重时，如果传感器的灵敏度很高，会导致称重显示的数字变动很快，无法准确甚至看不清具体的数值，这时采用递推平均滤波法，这样数值就很平滑。在称重时，物体一般会静止在上面，数字的波动往往是传感器灵敏度高或者其他的电磁干扰，递推平均滤波法很好地解决了上面两个问题。

4 结束语

本文从软件和硬件两个方面来阐述防干扰的方法，例举了一些典型的方法，但防干扰方法不局限于本文提到的方法，还有很多很多。本文然后又例举了我们计量工作中常见到的三个防干扰方法的应用，可见在我们的计量工作中，防干扰方法无处不在。本文例举的防干扰方法在计量工作中具有一定的实际应用价值，值得我们深一步去探索、研究与应用。

参考文献：

[1]李广中.测控仪器中抗干扰技术及应用策略探究[J].山东工业技术，2016（23）：40.

[2]罗伏隆.耐高温称重计量方案设计探讨[J].衡器，2008，37（03）：15-17.

[3]李名兆.计量仪表的抗干扰设计[J].计量技术，2001（04）：34-35.