【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(shè)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(fù)雜。總體上，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(shè)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(shè)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(yīng)；電磁場輻射感應(yīng)；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(shè)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(yīng)電勢引起干擾，它是通過導體間互感耦合進來的。在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會引起干擾；在設(shè)備外部，平行架設(shè)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(yīng)，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(shè)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(yīng)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。
