模擬式汽車衡傳感器受幹擾的原因

本文介紹了汽車衡模擬傳(chuan) 感器的幹擾產(chan) 生的原因、種類以及解決(jue) 的方法。

現在傳(chuan) 感器技術已經廣泛應用在工業(ye) 生產(chan) 、 科學研究和文化教育等領域以及日常生活中，但 在實際運用過程中對傳(chuan) 感器的影響因素頗多，就 像是在生產(chan) 中使用的大功率電機設備在運行啟動的瞬間會(hui) 產(chan) 生幾百伏乃至於(yu) 上千伏的尖峰脈衝(chong) 電壓，從(cong) 而影響到傳(chuan) 感器的正常工作。在生產(chan) 現場由於(yu) 存在著大量的電場和磁場，而它們(men) 的變化都會(hui) 影響到傳(chuan) 感器乃至整個(ge) 檢測係統的正常工作。 因此提高傳(chuan) 感器的抗幹擾能力是傳(chuan) 感器技術的*要求。

因而要加強傳(chuan) 感器的抗幹擾能力，就必須查清幹擾產(chan) 生的原因及幹擾的工作方式，從(cong) 而采取相應的措施來預防並清除幹擾，確保傳(chuan) 感器的作用發揮到的效果。我們(men) 通常使用的模擬稱重傳(chuan) 感器其輸出信號都是微小信號，需要經過放大、處理、整形才能達到 A/D 轉換所需要的標準信號，再傳(chuan) 輸給稱重控製儀(yi) 表進行運算處理顯示出結果，而在此過程中會(hui) 產(chan) 生很多不確定的幹擾因素，因此需要設計人員充分考慮幹擾問題對模擬稱重傳(chuan) 感器及稱重控製儀(yi) 表的影響，采用模塊化的設計措施來有效地抑製消除幹擾、提高稱重傳(chuan) 感器設備的準確可靠。

一、幹擾的產(chan) 生原因及種類

幹擾的產(chan) 生原因主要有：由大型動力設備在啟動或停止等操作時產(chan) 生的高次諧波射頻幹擾；

由供電網絡中的尖峰脈衝(chong) 所產(chan) 生的幹擾；由印刷電路板中的電路和電子元件之間存在的耦合電容而產(chan) 生的感應幹擾；由儀(yi) 表電路中變壓器以及線圈之間的漏磁，通電導線之間的電磁耦合而產(chan) 生的電磁感應幹擾；由電子線路內(nei) 部的漏電、傳(chuan) 感器絕緣體(ti) 的絕緣性能下降使得漏電電流增加而產(chan) 生的漏電流感應幹擾。這些幹擾容易引起在傳(chuan) 感器的工作過程中，其輸出信號與(yu) 相對應的參數信號不一致，並且其差值是無規律隨機的，而在被測量的參數穩定的狀況下，傳(chuan) 感器的輸出值和被

測量參數所相應的信號數值的差異表現為(wei) 一穩定的或周期變化的值。

幹擾的種類分為(wei) ：常模幹擾、共模幹擾、長時幹擾和意外瞬時幹擾。

常模幹擾主要是指幹擾信號在往返兩(liang) 條線路上具有一致性，由於(yu) 在儀(yi) 器設備的附近有較強的交變磁場，使得儀(yi) 器設備因交變磁場的影響產(chan) 生電動勢而形成幹擾，這種幹擾的清除是很難的。

共模幹擾是指幹擾信號在兩(liang) 條線路上各流過一部分，將地作為(wei) 公共端，而信號電流隻在往返兩(liang) 個(ge) 線路中流過。共模幹擾是由於(yu) 儀(yi) 器設備的對地漏電、地電位差以及線路本身有對地幹擾等。由於(yu) 線路的不平衡狀態，共模幹擾就會(hui) 轉變成常模幹擾，那就很難除掉。

長時幹擾是指長期存在的幹擾，此類幹擾的特點是幹擾電壓長期存在且變化不大，如電源線或鄰近動力線的電磁幹擾都是連續的工頻幹擾意外瞬時幹擾主要是在設備操作時發生，如合閘、分閘，有時在雷電發生或無線電設備工作的瞬時發生。

幹擾發生時儀(yi) 表顯示數值亂(luan) 跳，傳(chuan) 感器的輸出值與(yu) 實際參數相對應的信號值不吻合，並且其誤差是隨機的、沒有規律的。當被測參數穩定時，傳(chuan) 感器的輸出值與(yu) 實際參數相對應的信號值的差值，為(wei) 一穩定或呈現周期性變化的值。同時，交流伺服設備在工作時會(hui) 通過電源對其它設備產(chan) 生幹擾。

二、幹擾的解決(jue) 方法

對於(yu) 供電網絡的幹擾，我們(men) 運用硬件與(yu) 軟件相結合的方法；在硬件方麵可以在儀(yi) 器電源的輸入端加裝幹擾控製器，該控製器具有頻譜均衡的工作原理能夠將尖峰脈衝(chong) 幹擾的電壓分配到不同的頻率上，也可以利用電磁共振的原理在電源的輸入端裝備隔離變壓器，以及應用尖峰脈衝(chong) 到來時壓敏電阻的阻值會(hui) 下降的原理，在電源的輸入端並接入壓敏電阻，使得儀(yi) 器設備從(cong) 電源分到的電壓降低，從(cong) 而來削弱消除尖峰脈衝(chong) 的幹擾。為(wei) 了防止儀(yi) 器設備之間的相互幹擾將交流伺服驅動器等大型設備的驅動電源與(yu) 儀(yi) 器儀(yi) 表的控製電源分開供電，同時利用噪聲濾波器來仰製並消除交流伺服驅動器對其他設備的幹擾。

在軟件方麵可運用編程來進行時間濾波，也就是通過程序來控製可控矽瞬間導通不采樣，有效地消除周期性的幹擾。在設備中采用抵抗隨機幹擾非常有效的運用頻譜均衡法設計的高性能抗幹擾電源，它能把高尖峰的擾動脈衝(chong) 電壓轉換成低的峰值電壓，而幹擾脈衝(chong) 的能量不變，從(cong) 而就能夠極大地提高儀(yi) 器儀(yi) 表及傳(chuan) 感器的抗幹擾能力。現在軟件濾波技術已經被廣泛應用於(yu) 智能傳(chuan) 感器及智能儀(yi) 器儀(yi) 表當中，一個(ge) 數字濾波程序可以用於(yu) 多個(ge) 輸入通道，甚至對幹擾頻率很低的信號也可以濾波，其常用的軟件濾波方法主要有：平均值濾波、中值濾波、限幅濾波和慣性濾波。平均值濾波：也稱線性濾波，就是把 M 次采樣的平均值作為(wei) 濾波器的輸出，也能夠根據需要來增加采樣值的比重，從(cong) 而形成加權平均值濾波；中值濾波：就是把 M 次連續采樣的值進行大小的排序，取結果的中間值來作為(wei) 濾波器的輸出，能夠有效地消除隨機脈衝(chong) 噪聲幹擾；限幅濾波，也稱程序判斷濾波法，它是依據采樣周期和真實信號的變化率來確定相鄰兩(liang) 次采樣的大可能的差值 m，然後將此次采樣與(yu) 前次采樣的差值與(yu) 差值 m 進行比較，則小於(yu) 或等於(yu) m 的信號就作為(wei) 是有效信號，而大於(yu) m 的信號就認為(wei) 是噪聲幹擾。

慣性濾波，又稱一階低通濾波，是使用軟件編程的方法實現 RC 低通濾波器的作用，適用於(yu) 波動頻繁變化的信號。

對於(yu) 信號傳(chuan) 輸方麵的幹擾，我們(men) 通過光電耦合隔離的措施來進行解決(jue) ，光電耦合隔離能夠有效地仰製消除尖峰脈衝(chong) 幹擾以及其他各種噪聲幹擾，從(cong) 而極大地提高了信號傳(chuan) 輸過程中的信噪比，雖然噪聲幹擾的電壓幅度較大，但是能量較小，因此隻能形成微弱的電流。此外信號在傳(chuan) 輸的時由於(yu) 要受到電場、磁場等因素的幹擾，因此采用雙絞股屏蔽線差分信號傳(chuan) 輸的方法來傳(chuan) 輸信號，能有效地抑製和消除電磁感應、漏電流感應以及射頻等幹擾的影響。在信號傳(chuan) 輸方麵我們(men) 應盡量采用電流信號來進行信號的傳(chuan) 輸，因為(wei) 電流信號在傳(chuan) 輸的過程中相對於(yu) 電壓信號在遭受周圍環境的幹擾及傳(chuan) 輸距離等因素的影響方麵要小一些。

而有源數字元器件在開關(guan) 的瞬時其電流會(hui) 在線路上快速變化，這種變化會(hui) 在導線及電感上產(chan) 生正的或負的電壓降，從(cong) 而造成幹擾的形成。此外，在電器中的頻率設備等也同樣會(hui) 產(chan) 生幹擾，這種窄帶頻率的幹擾能通過耦合進入電源線路進行傳(chuan) 播，我們(men) 可以通過低通濾波器來濾除這些高頻的幹擾電壓。

同時我們(men) 通過接地技術的處理來有效地消除幹擾的影響。在低電平放大電路中要充分合理地使用接地的作用來抑製噪聲的幹擾，當使用單個(ge) 電源供給多個(ge) 傳(chuan) 感器或儀(yi) 器儀(yi) 表時，應盡量減少接地電阻傳(chuan) 導引起的幹擾。對於(yu) 有多個(ge) 電源以及多個(ge) 傳(chuan) 感器或儀(yi) 器儀(yi) 表的係統就要求全麵考慮綜合判斷以確定地線的連接方法，通常對於(yu) 所有的電源，都應當將地線匯聚集中到同一個(ge) 公共端再連接到係統的公共端上，使得能夠有效地抑製或消除幹擾。

現在還有穩壓、抑製共模幹擾和軟件補償(chang) 等抗幹擾技術。為(wei) 了電網電壓波動產(chan) 生的幹擾，現在的智能傳(chuan) 感器和儀(yi) 器儀(yi) 表開發了由集成穩壓電路組成的串聯調整電源及 DC-DC 穩壓電源；此外運用提高差分放大器的輸入阻抗或降低信號源的內(nei) 阻，來抑製或消除共模幹擾的影響；當前普遍使用的是軟件技術。由於(yu) 外界環境因素變化而使得參數發生改變，而造成偏差。我們(men) 可以通過軟件的方法來根據外界環境因素的變化及所產(chan) 生誤差的情況來進行補償(chang) 修正