模擬量傳感器抗干擾措施主要包括硬件隔離與防護(hù)、信號(hào)處理及布線規(guī)范三方面，以下是具體方法：

硬件隔離與防護(hù)

?信號(hào)隔離器?：在信號(hào)源與接收設(shè)備之間加裝隔離模塊，切斷干擾源對(duì)信號(hào)的直接干擾。例如使用1:1信號(hào)隔離器，可有效隔離變頻器等設(shè)備的共模干擾。 ?12?隔離變壓器?：為PLC等設(shè)備單獨(dú)配置隔離變壓器，避免電源系統(tǒng)引入的共模干擾。 ?12?屏蔽線與獨(dú)立接地?：模擬信號(hào)采用屏蔽線傳輸，輸入輸出端接地處理，減少電磁干擾。 ?

信號(hào)處理

?軟件濾波?：在PLC程序中采用數(shù)字濾波算法(如算術(shù)平均、遞推平均)或斜坡函數(shù)過濾高頻干擾。 ?24?信號(hào)隔離模塊?：在PLC模擬量通道加裝信號(hào)隔離模塊(如TA3012)，可消除變頻器等設(shè)備的干擾。 ?

布線規(guī)范

?分離信號(hào)線?：模擬量信號(hào)線與動(dòng)力線、數(shù)字信號(hào)線分開走線，避免平行布置。 ?

?遠(yuǎn)離干擾源?：信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離變頻器、大功率設(shè)備等強(qiáng)磁場干擾源，保持安全距離。

以上措施需結(jié)合具體場景靈活組合使用，例如在變頻器與PLC通信時(shí)，建議電源隔離+信號(hào)隔離模塊+軟件濾波的綜合方案。

模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)，還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中，都有一個(gè)如何使其測量精度達(dá)到最高的問題。而眾多的干擾一直影響著傳感器的測量精度，如：現(xiàn)場大耗能設(shè)備多，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾;工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過壓(涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V～310V波動(dòng))，常常達(dá)到額定電壓的35%左右，這種惡劣的供電有時(shí)長達(dá)幾分鐘、幾小時(shí)，甚至幾天;各種信號(hào)線綁扎在一起或走同一根多芯電纜，信號(hào)會(huì)受到干擾，特別是信號(hào)線與交流動(dòng)力線同走一個(gè)長的管道中干擾尤甚;多路開關(guān)或保持器性能不好，也會(huì)引起通道信號(hào)的竄擾;空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作;此外，現(xiàn)場溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)發(fā)生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風(fēng)沙、雨淋，甚至鼠咬蟲蛀等都會(huì)影響傳感器的可靠性。模擬傳感器輸出的一般都是小信號(hào)，都存在小信號(hào)放大、處理、整形以及抗干擾問題，也就是將傳感器的微弱信號(hào)精確地放大到所需要的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如1VDC～5VDC或4 mADC～20mADC)，并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。這就要求設(shè)計(jì)制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來的某些問題，即抗干擾問題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式，設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的最佳狀態(tài)。

干擾源、干擾種類及干擾現(xiàn)象

傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場運(yùn)行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析，對(duì)不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無疑是矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法，除了基本構(gòu)件外，針對(duì)不同的運(yùn)行場合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。在進(jìn)一步討論電路元件的選擇、電路和系統(tǒng)應(yīng)用之前，有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種類。

1、 主要干擾源

(1)靜電感應(yīng)

靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，因此又稱電容性耦合。

(2)電磁感應(yīng)

當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過磁場耦合到另一個(gè)電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線等。

(3)漏電流感應(yīng)

由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降，導(dǎo)致漏電電流增加就會(huì)引起干擾。尤其當(dāng)漏電流流入測量電路的輸入級(jí)時(shí)，其影響就特別嚴(yán)重。

(4)射頻干擾

主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等。

(5)其他干擾

現(xiàn)場安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)除了易受以上干擾外，由于系統(tǒng)工作環(huán)境較差，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾及化學(xué)干擾等。

2、干擾的種類

(1)常模干擾

常模干擾是指干擾信號(hào)的侵入在往返2條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強(qiáng)的交變磁場，使儀器受周圍交變磁場影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢形成干擾，這種干擾較難除掉。

(2)共模干擾

共模干擾是指干擾信號(hào)在2條線上各流過一部分，以地為公共回路，而信號(hào)電流只在往返2個(gè)線路中流過。共模干擾的來源一般是設(shè)備對(duì)地漏電、地電位差、線路本身具有對(duì)地干擾等。由于線路的不平衡狀態(tài)，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)換成常模干擾，就較難除掉了。

(3)長時(shí)干擾

長時(shí)干擾是指長期存在的干擾，此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長期存在且變化不大，用檢測儀表很容易測出，如電源線或鄰近動(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的交流50 Hz工頻干擾。

(4)意外的瞬時(shí)干擾

意外瞬時(shí)干擾主要在電氣設(shè)備操作時(shí)發(fā)生，如合閘或分閘等，有時(shí)也在伴隨雷電發(fā)生或無線電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生。

干擾可粗略地分為3個(gè)方面：

(a)局部產(chǎn)生(即不需要的熱電偶);

(b)子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合(即地線的路徑問題);

(c)外部產(chǎn)生(Bp電源頻率的干擾)。

3、干擾現(xiàn)象

在應(yīng)用中，常會(huì)遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：

(1)發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng);

(2)信號(hào)等于零時(shí)，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳;

(3)傳感器工作時(shí)，其輸出值與實(shí)際參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的、無規(guī)律的;

(4)當(dāng)被測參數(shù)穩(wěn)定的情況下，傳感器輸出的數(shù)值與被測參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)數(shù)值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值;

(5)與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。

干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號(hào)傳輸通道干擾，干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào)輸入通道、輸出通道進(jìn)入;供電系統(tǒng)干擾。

信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過程中，長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內(nèi)阻，無論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，線路中也不會(huì)建立起任何干擾電壓;此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過電源對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行干擾。

抗干擾的措施

1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

對(duì)傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備有：電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈，甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制。

(1)用硬件線路抑制尖峰干擾的影響

常用辦法主要有三種：

①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性;

②在儀器交流電源輸入端加超級(jí)隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖;

③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來時(shí)電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。 萬用表鉗表鉗形功率表頻率計(jì)電源示波器示波表場強(qiáng)儀信號(hào)發(fā)生器LCR電橋電子負(fù)載瓦特功率表電容表頻譜分析儀電池測試儀電流變送器天線饋線測試儀頻率變送器電壓變送器毫歐表/微阻計(jì)電力諧波分析儀電流計(jì)/表電磁場測試儀高壓棒兆歐表

(2)利用軟件方法抑制尖峰干擾

對(duì)于周期性干擾，可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣，從而有效地消除干擾。

(3)采用硬、軟件結(jié)合的看門狗(watchdog)技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響

軟件：在定時(shí)器定時(shí)到之前，CPU訪問一次定時(shí)器，讓定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)，正常程序運(yùn)行，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖，watchdog也就不會(huì)起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”，則CPU就不會(huì)在定時(shí)到之前訪問定時(shí)器，因而定時(shí)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷，保證智能儀器回到正常程序上來。

(4)實(shí)行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開，以防止設(shè)備間的干擾。

(5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其它設(shè)備的干擾。該措施對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。

(6)采用隔離變壓器

考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級(jí)線圈的互感耦合，而是靠初、次級(jí)寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共模干擾能力。

(7)采用高抗干擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平)的電壓，但干擾脈沖的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。

2、信號(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)

(1)光電耦合隔離措施

在長距離傳輸過程中，采用光電耦合器，可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離，外部的尖峰干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。

光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，使信號(hào)傳輸過程的信噪比大大提高。干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度，但是能量很小，只能形成微弱電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，一般導(dǎo)通電流為10mA～15mA，所以即使有很大幅度的干擾，這種干擾也會(huì)由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。

(2)雙絞屏蔽線長線傳輸

信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響，采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外，在長距離傳輸過程中，一般采用差分信號(hào)傳輸，可提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現(xiàn)象中的(2)、(3)、(4)種干擾的產(chǎn)生。

3、局部產(chǎn)生誤差的消除

在低電平測量中，對(duì)于在信號(hào)路徑中所用的(或構(gòu)成的)材料必須給予嚴(yán)格的注意，在簡單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能產(chǎn)生實(shí)際的熱電勢。由于它們經(jīng)常是成對(duì)出現(xiàn)，因此盡量使這些成對(duì)的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施，為此一般用熱屏蔽、散熱器沿等溫線排列或者將大功率電路和小功率電路分開等辦法，其目的是使熱梯度減到最小兩個(gè)不同廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(如鎳鉻一康銅線)的接點(diǎn)可能產(chǎn)生0.2mV/℃的溫漂，這相當(dāng)于高精度低漂移的運(yùn)放管(OP·27CP)的溫漂，是斬波放大器(7650CPA)溫漂的兩倍。雖然采用插座開關(guān)、接插件、繼電器等形式能使更換電器元件或組件方便一些，但缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生接觸電阻、熱電勢或兩者兼而有之，其代價(jià)是增加低電平分辨力的不穩(wěn)定性，也就是說它比直接連接系統(tǒng)的分辨力要差、精度要低、噪聲增加、可靠性降低。因此，在低電平放大中盡可能地不使用開關(guān)、接插件是減少故障、提高精度的重要措施。

在微伏信號(hào)放大電路中，焊錫也可能成為低電平的故障，因?yàn)樵诤稿a的焊點(diǎn)上也產(chǎn)生熱電勢。因而，在微伏電平的輸入電路中應(yīng)采用特殊的低溫焊錫，比如kesterl544型焊錫，甚至還有這樣的例子：必須在一條線路中仔細(xì)地切斷一處，再用焊錫接起來用于補(bǔ)償另一條線路中搭接處或焊錫點(diǎn)所產(chǎn)生的熱電勢。

4、接地問題處理辦法

在低電平放大電路中合理“接地”是減少“地”噪聲干擾的重要措施，必須予以特別注意。當(dāng)使用單電源供給多只傳感器、儀器儀表時(shí)，應(yīng)該盡量減少接地電阻引進(jìn)的干擾。若供電電源的壓降必須減到最小，則電源“高”端導(dǎo)線也可按相似的方法接線。包括有多個(gè)電源和多個(gè)傳感器、儀器儀表的系統(tǒng)則需要考慮得更多一些，通常不管電源是誰供給，將地線匯集到公共點(diǎn)，然后和系統(tǒng)的公共端接在一起，所有電源1的負(fù)載都回到電源1公共端，所有的電源2負(fù)載都回到電源2的公共端，最后用一條粗導(dǎo)線將公共端連在一起。在多電源系統(tǒng)中，可能需要進(jìn)行判斷性試驗(yàn)，確定地線接法，以達(dá)到最佳的解決方案。

幾種干擾的造成原因

1.pcb布板涉及問題，在模擬信號(hào)走線時(shí)，沒有用模擬地包裹模擬信號(hào)，甚至有可能信號(hào)線然后直接走了電源線，這種就很容易受到干擾，

解決方案：是布板時(shí)，將GND包裹住模擬信號(hào)線。如果有模擬GND和數(shù)字GND，則需要進(jìn)行分開連接，并使用0歐電阻進(jìn)行級(jí)聯(lián)。

2.原理設(shè)計(jì)問題。 模擬信號(hào)的采集芯片供電系統(tǒng)文波過大，其濾波電路沒有涉及合理，隔離電路沒有做到位，濾波電路沒有緊靠器件等。

解決方案：保證供電電壓文波，濾波電路需要靠近芯片或者傳感器;

3. 器件布局的問題，假如有對(duì)應(yīng)的無線模組如2G/4G/Wifi/nbio/zigbee等通信模組時(shí)，如果設(shè)計(jì)時(shí)布局位置不合理，其發(fā)射的無線信號(hào)對(duì)模擬量將會(huì)有很大紋波，更有可能輻射會(huì)對(duì)單片機(jī)的供電系統(tǒng)，復(fù)位電路的電平都造成影響。出現(xiàn)重啟，關(guān)機(jī)，死機(jī)等不良現(xiàn)象。

解決方案：如天線是板載天線，則天線周邊需要鏤空，輻射的方向要向外，傳感器與傳輸模塊要進(jìn)行分開放置，有條件傳感器可以安裝屏蔽罩。

幾種對(duì)干擾控制嚴(yán)格的領(lǐng)域1， 醫(yī)療行業(yè)，為了能夠采集人體各類參數(shù)，會(huì)使用非常多的傳感器，而人體很多的參數(shù)都很小，所以需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，如胎心儀，心電監(jiān)護(hù)儀，如果在電路設(shè)計(jì)中，文波干擾源過大，則不能得到正常的波形和賦值，項(xiàng)目直接就失敗了。

儀器儀表行業(yè) ，我們常用的萬用表，示波器，會(huì)需要測量各類外接的數(shù)字量模擬量，本來就是用來測量外接信號(hào)源，經(jīng)常會(huì)需要測量uA級(jí)別電流和mA電壓，如果文波過大，覆蓋了正常型號(hào)，那性能就直線下降。很多場合需求就不可用了。

我們使用的模擬量傳感器容易受干擾怎么辦?

1、模擬量走線與強(qiáng)電(動(dòng)力線纜)盡量分開，使用單獨(dú)電纜，與PLC的開關(guān)信號(hào)(高頻脈沖)電纜分開。

2、遠(yuǎn)離大功率的干擾源，如變頻器，整流柜等，如果位置、距離有限的話可以采用模擬信號(hào)隔離器，隔斷傳感器與干擾源的影響。

3、模擬信號(hào)分為電壓和電流兩種信號(hào)類型，如果傳感器的模擬量線纜較長受到的干擾幾率增大，應(yīng)減少線纜長度，電壓信號(hào)會(huì)由于壓降問題導(dǎo)致控制精度，選擇電流信號(hào)較好一點(diǎn)同時(shí)抗干擾能力較強(qiáng)。

4、采用屏蔽線纜，屏蔽層進(jìn)行接地。

5、對(duì)傳感器的模擬量信號(hào)增加濾波裝置。

(1)在干擾源與被檢測信號(hào)源同在的情況下，設(shè)法消除或削弱干擾源;

(2)現(xiàn)在，即使檢測的是同一種物理量，也有種類繁多的傳感器，可供選擇與使用，不必吊死在一棵樹上。例如，監(jiān)測大型儲(chǔ)料罐中料位的高低，可供選擇的方式、或者說可供選擇的傳感器，有聲學(xué)法(超聲波傳感器)、光學(xué)法(紅外傳感器)、電學(xué)法(電阻傳感器、電容傳感器)、力學(xué)法(壓力傳感器)等，又如，工廠傳送帶上的成品自動(dòng)計(jì)量、半成品自動(dòng)計(jì)量，可選用聲學(xué)法(超聲波傳感器)、光學(xué)法(紅外傳感器)、力學(xué)法(壓力傳感器)。

在檢測可燃性氣體時(shí)，如果是打算在有其它可燃性氣體干擾的場合，僅僅檢測某一種可燃性氣體，則可以在氧化錫(可燃性)氣體傳感器、氧化鐵(可燃性)氣體傳感器、鈦酸鍶(可燃性)氣體傳感器、氧化鈦(可燃性)氣體傳感器等諸多傳感器中選擇一種具有針對(duì)性、選擇性比較好的可燃性氣體傳感器。在令人眼花繚亂、種類繁多的傳感器選用時(shí)，考量的內(nèi)容包括，傳感器的選擇性(為了避開干擾)、靈敏度、使用時(shí)的方便程度、價(jià)格成本。