現場測量中如何控制干擾信號引起的測量不確定度

【摘 要】 介紹了干擾信號的來源，干擾信號對數據采集、數據傳輸、硬件及測量軟件等方面的影響，減少干擾信號的發生，避免干擾信號對測量結果的影響進行了研究。

【關鍵詞】 測量不確定度 干擾信號 數據采集 數據傳輸 硬件 測量軟件。

自動技術的發展，各種計量器具在企業生產線上的應用越來越多，很多計量器具無法送到實驗室內檢測，對到現場在線檢測的需求也越來越多。測量結果不確定度是一個與測量結果相關的參數，用以表征可以合理賦予被測量值的分散性。在現場檢測中，除了有工作需要所提供的正常工作信號外，還有一些與工作無關的干擾信號作用其中，如果不對這些信號的存在加以處理，必將增大測量結果的不確定度，使得測量結果沒有使用價值，嚴重者還可能干擾正常工作，無法進行測量。

1 干擾源的來源

所謂干擾信號是指在測量過程中，對測量結果產生影響的非工作信號，產生干擾信號的因素，稱為干擾源，現場產生的干擾源大都產生在電流和電壓劇烈變化的部位。來源主要有：來自空間的輻射干擾、外線干擾、電源干擾、接地系統混亂造成的干擾、測量儀器內部產生的干擾。

2 電測線路中干擾信號的基本形式

所有的電測系統，無論其電測線路多么復雜，都可看成是由電流測量或電壓測量這兩個基本單元構成，干擾信號也主要有串聯電路干擾信號和并聯電路干擾信號。

3 減少干擾源對測量結果影響的手段

為保證測量正常進行，根據干擾信號的不同，在現場測量中主要采取減少干擾源對測量結果的手段有：

3.1直流測量線路的屏蔽保護

（1）電位屏蔽、等電位屏蔽

在測量電路中，通過給屏蔽一定的電位來減少測量誤差的方法稱為電位屏蔽。采用電位屏蔽方法屏蔽時，屏蔽電位的選擇很關鍵，對于不同的電測線路，屏蔽的目的、對象不同，屏蔽上的電位也不一樣。

（2）絕緣隔離、屏蔽隔離

絕緣隔離就是切斷電測線路、儀器或部件與外界的聯系，不受到外界的干擾。但實際上，所有的絕緣材料其電阻不可能無窮大，都有一定的電導率和介電系數，絕緣厚度也不可能達到無限厚，因此達不到完全隔離的目的。屏蔽隔離是用一個金屬外殼做屏蔽，把被保護線路包圍起來，使線路的某一點與屏蔽連接，讓所有的內外聯系均通過這一金屬外殼。

3.2交流測量線路的屏蔽保護

（1）無定向結構

交流測量線路其漏電形式比直流電路復雜得多，無定向結構主要是在交流測量電路中，用來防止交變磁場通過感應耦合產生干擾的方法。

（2）導線、阻抗元件的屏蔽

信號在傳輸過程中導線可能受到電、磁場的干擾而引起測量誤差。導線之間由于容性漏電產生誤差，可通過增加導線之間的距離或將保護的導線屏蔽起來減小誤差。

3.3磁場、電場、和電磁場的屏蔽

電磁場的屏蔽方法主要是將測量線路用一個金屬空腔包圍起來，使被保護的電路不受外界靜電場的干擾。磁屏蔽是用鐵磁材料做成的容器或外殼，將屏蔽的測量線路或儀器用磁屏蔽包圍起來，給磁通造成一個路徑，使它不通過放置電測線路或儀器的空間，以達到保護測量線路或儀器不受磁場干擾的目的。

3.4靜電屏蔽

在直流測量中，經常使用靈敏度較高的直流檢流計。當工作環境比較干燥，工作人員來回走動，或操作者與儀器線路之間位置連續改變時，會使檢流計光點或數字儀表表示值發生擺動，這種現象叫“靜電感應”。產生干擾的原因是儀器充當了電容之間的導線，消除這一因素的方法可將儀器用一個完整的金屬屏蔽包圍起來，形成靜電屏蔽，并使該屏蔽接地。

3.5加裝模擬信號隔離器

利用模擬信號隔離器，可以很好的起到抗干擾作用，最好對輸入、輸出、電源三端都進行隔離，可以最大化的消除干擾源的影響。

現場檢測已成為一種重要的檢測方式，會有更多的計量儀器需要現場檢測服務，減少現場條件的干擾，現場測量結果的不確定度分析更加合理與準確，測量結果更可信，會是我們今后長期的探討話題，希望通過本文能最大程度的減少現場檢測中的干擾，達到近似實驗室條件的檢測環境。