檢定系統的抗干擾設計是基于系統的可靠運行方面的考慮，由于該系統是個微機測控系統，容易受到各種干擾而產生誤動作或產生錯誤的采集。而且這個系統用到了變頻設備，變頻器的干擾是個重要的干擾源，所以在設計流量計檢定系統時必須考慮抗干擾的問題。

    1 電氣設備抗干擾的一般技術

    電氣設備的干擾一般指的是電磁干擾[1]，抑制電磁干擾的方法可以分為硬件抑制和軟件抑制方法[2l。

    1.1 硬件方法

    （1）濾波技術

    在信號傳輸中，由于各種因素的影響，在信號上往往會疊加很多干擾噪聲而妨礙系統正常工作。加入濾波器就是使有用信號頻率能有效通過，而抑制噪聲頻率的通過。根據信號的頻譜特性，可將濾波器設計為低通、高通、帶通和帶阻4種。根據濾波器的結構可分為無源濾波器和有源濾波器兩類。

    （2）隔離技術

    把從測控現場引進的干擾通道切斷，從而達到隔離現場干擾的目的。常用的隔離方式有光電隔離、繼電器隔離和變壓器隔離三種。

    （3）屏蔽與接地技術

    屏蔽與接地是提高系統抗干擾能力、抑制噪聲的重要手段。屏蔽是指用屏蔽體把通過空間與電場、磁場或電磁場的耦合通道隔離。良好的屏蔽是和接地緊密相連的。接地又分為安全接地、工作接地和屏蔽接地三類。

    （4）去耦技術

    數字電路信號電平轉換過程中會產生很大的沖擊電流，并在傳輸線和供電電源內阻上產生較大的壓降，形成嚴重干擾。為了抑制這種干擾，在電路中要配置去耦電容，即在門電路的電源端與地線端加接電容。

    1.2 軟件方法

    對微機系統的干擾，往往具有隨機性且頻譜范圍很寬，因此，在采用硬件抗干擾措施的同時，還必須加入軟件抗干擾措施，以確保系統的正常運行。常用的軟件抗干擾技術有：

    （1）數字濾波技術

    用來抑制疊加在模擬輸入信號上的噪聲。尤其適用于硬件濾波難以消除的偶然脈沖干擾、低頻干擾和周期性波動干擾的場合。

    （2）“看門狗”技術

    這是一種由硬件或軟件或兩者結合的抗干擾技術。微機系統受到強干擾產生失控，引起程序亂飛或使程序陷入死循環，而測控系統的應用程序往往采用循環運行方式，循環時間固定。“看門狗”技術就是不斷監視循環運行時間，發現超時，則認為系統陷入死循環，系統就自動復位并從0000H地址重新啟動。

    2 檢定系統的抗干擾設計

    檢定系統的抗干擾設計主要有三個方面：（1）采集系統的抗干擾設計；（2）供電系統的抗干擾設計；（3）變頻器的諧波抑制。

    2.1 流量數據采集系統的抗干擾設計

    流量數據采集系統指的是工控機和ADAM500及I/0模塊。通過采取以下一些接地和屏蔽措施，能有效地抑制電磁干擾[3]。

    （1）采取模塊信號端子板連接

    （2）采取ADAM5000單端接地

    模塊的數字輸入輸出公共端與ADAM5000的GND連接，信號線外層使用屏蔽線，然后在ADAM一端接地。

    （3）工控機與ADAM5000的地線連接

    （4）這個系統地線與“大地”連接

    2.2 流量數據采集系統的軟件抗干擾設計

    前面提到，抗干擾方法有軟件措施，有硬件措施，也有軟件硬件相結合的措施。在流量檢定系統中同時使用了軟件抗干擾措施――數字濾波。

    流量脈沖信號到工程數字量的轉化以及工程流量數字信號轉化為模擬控制信號，在轉化過程必然存在干擾的侵入，為了確保轉化結果的可靠，必須多次采樣，得到一系列的數據序列，通過某種處理才能得到可信度較高的結果。這種從數據系列中提取逼近真值的數據軟件算法，通常稱為數字濾波算法。數字濾波算法主要是抑制隨機性干擾。數字濾波方法有多種，每種方法各有優缺點，在本系統中使用的是去極值平均濾波方法。

    2.3 供電系統的抗干擾設計

    流量計檢定系統中采用交流和直流供電。工控機和ADAM模塊所需直流電是市電經過變壓、整流、濾波、穩壓后得到的。由于變壓器的初級繞組接在市電電網上，電網上的各種干擾便會引入系統。

    為了有效地降低電源干擾，保證系統可靠運行，在設計電源供電電路時采用交一交隔離和直一直隔離變換器。

    2.4 變頻器諧波干擾抑制

    自動檢定系統中用變頻器來調整電動機的轉速，從而達到控制流量的目的。由于變頻器的存在，不可避免地存在諧波干擾的問題。流量計檢測系統的抑制諧波干擾措施有兩個。

    （1）切斷干擾的傳播途徑

    a.通過共用的接地線傳播干擾是干擾傳播的的方式。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一途徑的根本方法，即將動力裝置的接地端子接到地線上，將控制裝置的接地端子接到該裝置盤的金屬外殼上。

    b.信號線靠近有干擾源電流的導線時，干擾會被誘導到信號線上，使信號線上的信號受到干擾，布線分離對消除這種干擾行之有效。實際布線時常常把高壓電纜、動力電纜、控制電纜與儀表電纜、計算機電纜分開走線，分走不同的橋架。

    （2）抑制干擾源上的高次諧波

    抑制高次諧波的方法很多，各有優缺點。在本系統中運用如下方法：

    a.在變頻器前側安裝線路電抗器，抑制電源側過電壓，并能降低由變頻器產生的電流畸變，避免使主電源受到嚴重干擾。

    b.在變頻器前加裝LC電路無源濾波器，濾掉高次諧波。濾波器包括很多級，每一級濾掉相應的高次諧波。通常濾掉5次和7次諧波，但該方法取決于電源和負載，靈活性小。

    C.變頻器與工控機及I/O模塊分室安裝。

    3 結論

    本系統采用上述措施后，高頻的輻射電流被限制在本系統內部，向外的輻射大大減弱，離系統2m的范圍內干擾比較明顯，而2m以外則很快減弱。由此可見，采用的抗干擾措施的效果非常明顯，從而可以忽略其對周圍其它設備的干擾。實踐證明，在設計流量計自動檢定系統時，應用必要的抗干擾技術，是流量計檢定系統安全可靠運行的必要保證。針對本文介紹的抗干擾技術可以應用到類似的自動化系統的設計中。

    參考文獻

    [1]高攸綱.電磁兼容總論[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.
    [2]白同云，呂曉德.電磁兼容設計[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.