大国匠芯:国产压力变送器的可靠性分析及抗干扰设计-国产压力变送器厂家
大国匠芯:国产压力变送器的可靠性分析及抗干扰设计
信息来源: 华恒 | [ 2019-11-06 ] 点击量: 144

在国产压力变送器安装运行初期即~时间内,国产压力变送器可靠性较差。分析可知,此时之所以出现故障,多是设计与生产工艺不当造成的。在设计时,元件的选用、逻辑电路的设计本身存在不完善、不匹配的地方。尤其是现在的国产压力变送器企业,大多数都是整机厂,其电子元器件等都要外购,而其筛选和老化处理电子元器件的时间和手段相对有限,加上国产压力变送器应用单位初期操作人员技术水平及新环境因素的影响,这就造成了在实际应用中,初始阶段国产压力变送器可靠性较低,而不同于理论上在初期国产压力变送器可靠性最高的分析。
不同地电位引入的干扰在大地中,各个不同点之间往往存在电位差。

尤其在大功率的用电设备附近,当这些设备的绝缘性能较差时,这一电位差更大。而在国产压力变送器的使用中往往在输入回路会有两个以上的接地点,这样就会把不同接地点的电位差引入国产压力变送器。这种地电位差有时能达l~lV,它同时出现在两根信号导线上大国匠芯:国产压力变送器的可靠性分析及抗干扰设计
共地尤合干扰电位差通过静电耦合的方式,能在两输入端感应出对地的共同电压,以共模干扰的形式出现。
由于共模干扰它不和信号相叠加,它不直接对国产压力变送器产生影响,但它能通过测量系统形成到地的泄漏电流。泄漏电流通过电阻的耦合就能直接作用于国产压力变送器,从而产生干扰。
6脉冲电压干扰脉冲电压能够作用于模拟电路之外,还可以对数字电路产生干扰。这些脉冲电压的发生源是开关、电机、继电器这样一些感性负载和产生放电的机器等。
在了解了各种不同的干扰源之后,我们就可以针对不同的情况采取相应的措施。因为所有的干扰源都是通过一定的耦合通道而对国产压力变送器产生影响的,所以我们可以通过切断干扰的耦合通道来抑制干扰。通常采用的方式有信号导线的扭绞、屏蔽、接地、平衡、滤波、隔离等方法,一般会同时采取多种措施。
干扰的抑制常用的抗干扰措施比较多。要想抑制干扰,必须对干扰作全面地分析,要在消除或抑制噪声源、破坏干扰途径和削弱接收电路对噪声干扰的敏感性这三个方面采取措施。大国匠芯:国产压力变送器的可靠性分析及抗干扰设计
消除噪声源是积极主动的措施。从原则上讲,对于噪声源应予以消除。但是,实际上很多的噪声源是难以消除或是不能消除的。如泵运行时电机的电磁干扰就是不能够消除的。这时候就必须采取防护措施来抑制干扰。
.1串模干扰的抑制串模干扰与被测信号所处的地位相同,因此一旦产生串模干扰,就不容易消除。所以应当首先防止它的产生。防止串模干扰的措施一般有以下这些:由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路包围的面积大为减少,而且是两根信号导线到干扰源的距离能大致相等,分布电容也能大致相同,所以能使由磁场和电场通过感应耦合进人回路的串模干扰大为减小。
为了防止电场的干扰,可以把信号导线用金属包起来。通常的做法是在导线外包一层金属网(或者铁磁材料),外套绝缘层。屏蔽的目的就是隔断干扰源,导线2为信号导线,导线2对地电阻可认为是无限大,并在导线外包裹屏蔽层。我们可以清楚地看到屏蔽层接地和不接地的两种情况。
对于变化速度很慢的直流信号,可以在国产压力变送器的输入端加人滤波电路,以使混杂于信号的干扰衰减到最小。但是在实际的工程设计中,这种方法一般很少用,这一点通常在国产压力变送器的电路设计过程中就已经考虑了。
以上的几种方法主要是针对不可避免的干扰场已经形成后的被动抑制措施,但是在实际过程中,我们应当尽量避免干扰场的形成。比如注意将信号导线远离动力线;合理布线,减少杂散磁场的产生;对变压器等电器元件加以磁屏蔽等等。
共模干扰的抑制由于国产压力变送器系统信号多为低电平,因此,共模干扰也会使国产压力变送器信号产生畸变,带来各种测量的错误。防止共模干扰通常采取的措施如下:通常国产压力变送器和信号源外壳为安全起见都接大地,保持零电位。信号源电路以及国产压力变送器系统也需要稳定接地,但是如果接地方式不恰当,将形成地回路导人干扰。如中就是这种情况,两点接地,存在地电位差从而产生共模干扰。因此,国产压力变送器回路通常采用在系统处单点接地。但是事实上,信号源侧对地不可能完全绝缘。因此,从这个意义上来说,彻底消除地电位差形成的干扰是不可能的。
所以,为了提高国产压力变送器的抗干扰能力,通常在低电平测量国产压力变送器中都把二次国产压力变送器“浮地”,也就是将二次国产压力变送器与地绝缘,以切断共模干扰电压的泄漏途径,使干扰无法进人。在实际应用中,我们通常将屏蔽和接地结合起来应用,往往能够解决大部分的干扰问题。如果将屏蔽层在信号侧与国产压力变送器侧均接地,则地电位差会通过屏蔽层形成回路。由于地电阻通常比屏蔽层的电阻小得多,所以在屏蔽层上就会形成电位梯度,并通过屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合到信号电路中去,因此屏蔽层也必须一点接地,而且信号导线屏蔽层接地应与系统接地同侧;大国匠芯:国产压力变送器的可靠性分析及抗干扰设计
事实上,二次国产压力变送器的外壳为了安全是需要接地的。而国产压力变送器的输人端与外壳之间一定存在分布电容和漏阻抗,因此浮地不可能把泄漏途径完全切断。这样,在必要的时候,通常采用的是双层屏蔽浮地保护,也就是在国产压力变送器的外壳内部再套一个内屏蔽罩。内屏蔽罩与信号输人端以及外壳之间均不做电气连接,内屏蔽层引出一条导线与信号导线的屏蔽层相连接,而信号线的屏蔽在信号源处一点接地。这样可使国产压力变送器的输人保护屏蔽及信号屏蔽使信号源稳定起来,处于等电位状态,大大提高国产压力变送器抗干扰的能力即便这样,其实也是存在一定的泄漏电流的,但是抑制干扰的措施就是为了让干扰信号强度降低至相对与实际信号强度来说可忽略的程度。
为了提高仪器仪表的抗干扰能力,通常在低电平测量仪器仪表中都把二次仪器仪表“浮地”,也就是将二次仪器仪表与地绝缘,以切断共模干扰电压的泄漏途径,使干扰无法进人。在实际应用中,我们通常将屏蔽和接地结合起来应用,往往能够解决大部分的干扰问题。如果将屏蔽层在信号侧与仪器仪表侧均接地,则地电位差会通过屏蔽层形成回路。由于地电阻通常比屏蔽层的电阻小得多,所以在屏蔽层上就会形成电位梯度,并通过屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合到信号电路中去,因此屏蔽层也必须一点接地,而且信号导线屏蔽层接地应与系统接地同侧。

事实上,二次仪器仪表的外壳为了安全是需要接地的。而仪器仪表的输人端与外壳之间一定存在分布电容和漏阻抗,因此浮地不可能把泄漏途径完全切断。这样,在必要的时候,通常采用的是双层屏蔽浮地保护,也就是在仪器仪表的外壳内部再套一个内屏蔽罩。内屏蔽罩与信号输人端以及外壳之间均不做电气连接,内屏蔽层引出一条导线与信号导线的屏蔽层相连接,而信号线的屏蔽在信号源处一点接地。这样可使仪器仪表的输人保护屏蔽及信号屏蔽使信号源稳定起来,处于等电位状态,大大提高仪器仪表抗干扰的能力(具体可参见)。即便这样,其实也是存在一定的泄漏电流的,但是抑制干扰的措施就是为了让干扰信号强度降低至相对与实际信号强度来说可忽略的程度。

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