【導讀】由于工業(yè)現(xiàn)場的工作境往往十分惡劣，計算機控制系統(tǒng)不可避免地受到各種各樣的干擾。這些干擾可能會影響到測控系統(tǒng)的精度，使系統(tǒng)的性能指標下降，降低系統(tǒng)的可靠性，甚至導致系統(tǒng)運行混亂或發(fā)生故障，進而造成生產(chǎn)事故。

1、抗干擾概述

由于工業(yè)現(xiàn)場的工作境往往十分惡劣，計算機控制系統(tǒng)不可避免地受到各種各樣的干擾。這些干擾可能會影響到測控系統(tǒng)的精度，使系統(tǒng)的性能指標 下降，降低系統(tǒng)的可靠性，甚至導致系統(tǒng)運行混亂或發(fā)生故障，進而造成生產(chǎn)事故。干擾可能來自外部，也可能來自內(nèi)部；它通過不同的途徑作用于控制系統(tǒng)，且其作用程度及引起的后果與干擾的性質(zhì)及干擾的強度等因素有關(guān)。干擾是客觀存在的，研究抗干擾技術(shù)就是要分清干擾的來源，探索抑制或消除干擾的措施，以提高計算機控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2、干擾的概念

干擾使指有用信號以外的噪聲或造成計算機設備不能正常工作的破壞因素。產(chǎn)生干擾信號的原因稱為干擾源。干擾源通過傳播途徑影響的器件或系統(tǒng)稱為干擾對象。干擾源、傳播途徑和干擾對象構(gòu)成了干擾系統(tǒng)的三個因素。抗干擾技術(shù)就是通過對這三要素中的一個或多個采取措施來實現(xiàn)的。為了有效的抑制和消除干擾，首先要分清干擾的來源、傳播途徑以及干擾的作用方式。

3、干擾的來源

計算機控制系統(tǒng)中干擾的來源是多方面的，有時甚至是錯綜復雜?？傮w上，按照來源，干擾可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。外部干擾與系統(tǒng)所在環(huán)境和使用條件有關(guān)，與系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)。內(nèi)部干擾則由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局、制造工藝等引入。

外部干擾：與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，是由使用條件和外部環(huán)境決定的。外部干擾主要有：天電干擾，如雷電或大氣電離作用引起的干擾電波；天體干擾，如太陽或其它星球輻射的電磁波；周圍電氣設備發(fā)出的電磁波干擾；電源的工頻干擾；氣象條件引起的干擾，如濕度、溫度等；地磁場干擾；火花放電、弧光放電、輝光放電等產(chǎn)生的電磁波等。

內(nèi)部干擾：是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、線路設計、元器件性質(zhì)變化和漂移等原因造成的，主要有：分別電容、分布電感引起的耦合感應；電磁場輻射感應；長線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌欢帱c接地造成的電位差引入的干擾；寄生震蕩引起的干擾以及熱噪聲、閃變噪聲、尖峰噪聲等。

4、干擾的傳播途徑

在計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場往往有許多強電設備，它們在起動和生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生干擾電磁場，另外還有來自空間傳播的電磁波和雷電干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場的影響等。干擾傳播途徑主要有：電場耦合、磁場耦合、公共阻抗耦合。

電場耦合：又稱靜電耦合，是通過電容耦合竄入其它線路的。兩根導線之間會構(gòu)成分布電容，印制電路板上各印制電線之間、變壓器線匝之間和繞線之間都會構(gòu)成分布電容。這些分布電容的存在可以為干擾信號提供干擾電抗通道，電場干擾就可以由該通道竄入系統(tǒng)，形成干擾。

磁場耦合：在任何載流導體周圍都會產(chǎn)生磁場，當電流變化時會產(chǎn)生交變磁場，該磁場必然會在其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應電勢引起干擾，它是通過導體間互感耦合進來的。在設備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會引起干擾；在設備外部，平行架設的兩根導線也會產(chǎn)生干擾。電磁輻射會造成磁場耦合干擾，如高頻電流流過導體時，在該導體周圍便產(chǎn)生了向空間傳播的電磁波。這些干擾極易通過電源線和長信號線耦合到計算機中。另外，長線干擾具有天線效應，即能夠輻射干擾波和接受干擾波。

公共阻抗耦合：是由于電流流過回路間公共阻抗，使得一個回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路。在計算機控制系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排等。這些匯流排都都具有一定的阻抗，對于多回路來講，就是公共耦合阻抗。當流過較大的數(shù)字信號電流時，其作用就像是一根天線，將干擾引入到各回路中。同時，各回流條之間具有電容，數(shù)字脈沖可以通過這個電容耦合過來。印制板上的地，實質(zhì)上就是公共回流線，由于它仍然具有一定的電阻，各電路之間就通過它產(chǎn)生信號耦合。

5、干擾的作用方式

按干擾作用方式的不同，干擾可分為：差模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾。

差模干擾：也稱串模干擾，就是串聯(lián)與信號源回路之中的干擾。它串聯(lián)在信號源回路中，與被測信號相加后輸入系統(tǒng)。產(chǎn)生差模干擾的因素主要有分布電容的靜電耦合、空間的磁場耦合、長線傳輸?shù)幕ジ小?0HZ的工頻干擾，以及信號回路中元件的參數(shù)變化等。

共模干擾：用于過程控制的計算機的地、信號放大器的地和現(xiàn)場信號源的地之間通常要隔一段距離，長達幾十米甚至上百米，在兩個接地點之間往往存在一個電位差，這個電位差對放大器的干擾，稱為共模干擾，也稱為共態(tài)干擾或縱向干擾。這種干擾可以是直流干擾也可以是交流干擾，其幅值可以是幾伏甚至更高，取決于現(xiàn)場產(chǎn)生干擾的環(huán)境條件和計算機等設備的接地情況。

長線傳輸干擾：在計算機控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場信號到控制計算機以及控制計算機到現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)，都需要一段較長的線路進行信號傳輸，即長線傳輸。對于高速信號傳輸?shù)木€路，即在高頻信號電路中，多長的導線可作為長線，取決于電路信號頻率的大小，在有些情況下，可能1m左右的線就應作為長線看待。

信號在長線中傳輸會遇到三個問題：一是高速變化的信號在長線中傳輸時出現(xiàn)的波反射現(xiàn)象，二是具有信號延時，三是長線傳輸會遇到外界干擾。