機電一體化系統抗干擾問題的探討

劉澤革

（132903197811139219）

【摘要】所謂的抗干擾技術就是指，在電子設備進行研究的過程中，對外部和內部的干擾信息進行抵抗，從而確保設備系統的正常運行。在機電一體化系統運行的過程中，會發出一種電磁干擾型號，這對周圍的電氣設備有著一定的影響，因此為了保證其他電子設備的正常運行，我們就對機電一體化系統的干擾問題進行研究從而采取相應的解決措施。

【關鍵詞】機電一體化 抗干擾問題 探討

目前，機電一體化系統已經廣泛的應用到各種機械設備當中，對其進行多功能智能化的管理，有效的提高了機械設備的工程效率。但是，人們逐漸的發現，機電一體化系統正常運行的過程中，它會產生出一種電磁干擾信號，對周圍的電氣元件的正常工作有著一定的影響，從而導致機械設備在運行的過程當中會出現一定的問題，如果機電一體化系統中的干擾問題沒有得到很好的解決，那么將會直接影響設備的部分功能，最終會導致機械設備癱瘓。

一、形成干擾的要素

1、干擾源。產生干擾信號的設備被稱作干擾源，如變壓器、繼電器、微波設備、電機、無繩電話和高壓電線等都可以產生空中電磁信號。

2、傳播途徑。傳播途徑是干擾信號在傳播過程中所需要的路徑。而且不同的干擾信號有著不同的傳播方法。比如電磁信號主要是借助導體來進行傳播的們我們就將這種傳播方法稱之為，導體傳播。

3、載體。載體是指受影響的設備的某個環節吸收了干擾信號，并轉化為對系統造成影響的電器參數。接受載體不能感應干擾信號或弱化干擾信號使其不被干擾影響就提高了抗干擾的能力。接受載體的接受過程又成為耦合，耦合分為兩類，傳導耦合和輻射耦合。傳導耦合是指電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導線或集總元件（如電容器、變壓器等）耦合至接受載體。輻射耦合指電磁干擾能量通過空間以電磁場形式耦合至接受載體。

根據干擾的定義可以看出，信號之所以是干擾是因為它對系統造成的不良影響，反之，不能稱其為干擾。從形成干擾的要素可知，消除三個要素中的任何一個，都會避免干擾。抗干擾技術就是針對三個要素的研究和處理。

二、干擾源

從干擾竄入系統的渠道來看，系統所受到的干擾源分為供電干擾、過程通道干擾、場干擾等。

（1）供電干擾。大功率設備會造成電網的嚴重污染，使得電網電壓大幅度地漲落、浪涌，大功率開關的通斷，電動機的啟停等原因，電網上常常出現很高的尖峰脈沖干擾。

（2）過程通道干擾。過程通道干擾主要來源于長線傳輸。當系統中有電氣設備漏電，接地系統不完善，或者傳感器測量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起，尤其是將信號線與交流電源線處于同一根管道時，產生的共模或差模電壓都會影響系統，使系統無法工作。

（3）場干擾。系統周圍的空間總存在著磁場、電磁場、靜電場，如太陽及天體輻射；廣播、電話、通訊發射臺的電磁波；周圍中頻設備發出的電磁輻射等。這些場干擾會通過電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作，使其中的電平發生變化或產生脈沖干擾信號。

三、抗供電干擾的措施

（1）配電系統的抗干擾 。抑制供電干擾首先從配電系統上采取措施其次可采用分立式供電方案，就是將組成系統各模塊分別用獨立的變壓、整流、濾波、穩壓電路構成的直流電源供電，這樣就減少了集中供電的危險性，而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合，提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。

（2）利用電源監視電路。我們除了實施直接的抗干擾措施外，采用一定的電源保護措施也是很有必要的，當電源電路出現問題以后，我們就要采取相應的保護措施，來對其進行抗干擾控制，以確保電源系統不會受到電磁信號的干擾。

四、過程通道抗干擾措施

（1）光電隔離。光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端進行信號傳輸的，所用的就是光電耦合器。利用光電耦合器的電流傳輸特性，在長線傳輸時可以將模塊間兩個光電耦合器件用連線“浮置”起來，這種方法不僅有效地消除了各電氣功能模塊間的電流流經公共線時所產生的噪聲電壓互相竄擾，而且有效地解決了長線驅動和阻抗匹配問題。

（2）雙絞線傳輸。在長線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線，與同軸電纜相比，雖然頻帶較窄，但阻抗高，降低了共模干擾。由于雙絞線構成的各個環路，改變了線間電磁感應的方向，使其相互抵消，因而對電磁場的干擾有一定的抑制效果。

（3）阻抗匹配。長線傳輸時，若收發兩端的阻抗不匹配，則會產生信號反射，使信號失真，其危害程度與傳輸的頻率及傳輸線長度有關。

（4）電流傳輸。長線傳輸時，用電流傳輸代替電壓傳輸，可獲得較好的抗干擾能力。

（5）合理布線。強電饋線必須單獨走線，強信號線與弱信號線應盡量避免平行走向。

五、場干擾的抑制

防止場干擾的主要方法是良好的屏蔽和正確的接地。須注意以下問題：（1）消除靜電干擾最簡單的方法是把感應體接地，接地時要防止形成接地環路。（2）為了防止電磁場干擾，可采用帶屏蔽層的信號線，并將屏蔽層單端接地。（3）不要把導線的屏蔽層當作信號線或公用線來使用。（4）在布線方面，不要在電源電路和檢測、控制電路之間使用公用線，也不要在模擬電路和數字脈沖電路之間使用公用線，以免互相串擾。

六、軟件抗干擾技術

各種形式的干擾最終會反映在系統的微機模塊中，導致數據采集誤差、控制狀態失靈、存儲數據竄改以及程序運行失常等后果，雖然在系統硬件上采取了上述多種抗干擾措施，但仍然不能保證微機系統正常工作。因為軟件抗干擾是屬于微機系統的自身防御行為，實施軟件抗干擾的必要條件是： （1）在干擾的作用下，微機硬件部分以及與其相連的各功能模塊不會受到任何損毀，或易損壞的單元設置有監測狀態可查詢。（2）系統的程序及固化常數不會因干擾的侵入而變化。（3）RAM區中的重要數據在干擾侵入后可重新建立，并且系統重新運行時不會出現不允許的數據。

七、結束語

機電一體化系統應用極為重要。面對眾多干擾影響因素，只有有針對性的制定各項應對策略，方能達到事半功倍的效果。對于常見的場干擾、過程通道干擾、電干擾現象，應積極引入現代化技術手段，同時做好軟件抗干擾處理，進而將干擾影響作用控制在最低標準，盡快察覺出隱患所在，及時的排除故障問題，抵御干擾風險，開創良好的機電一體化生產管理環境，提升行業核心競爭力。