儀器儀表的可靠性分析及抗干擾研究

張明輝

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516082）

1 我國儀器儀表產業的現狀

1.1 儀器儀表的研究不深入

和西方發達國家相比，我國的儀器儀表產業基礎薄弱，研究投入不足，一些關鍵技術沒有得到突破，在這樣的條件下，國產的部分高檔儀器儀表無論是從產品性能上還是結構上都表現不夠穩定。

1.2 儀器儀表的產品精度不夠

國外好的儀器儀表在產品精度上領先我國的儀器儀表較多。從功能的層面上來講，發達國家生產的儀器儀表智能化程度更高，數據處理能力更強，抗干擾性能力更高，受環境影響更少，測量的準確度更高。

1.3 儀器儀表行業的綜合實力較弱

國產的儀器儀表目前在國際市場競爭中處于較為劣勢的地位。當前我國的儀器儀表企業在開發上投入不足，行業規模尚小，總產值不高，仍未形成一個較為成熟的市場環境，市面上有很多低檔次的儀器儀表產品，存在不公平的競爭現象，種種因素都使得我國儀器儀表行業的綜合實力難以獲得進一步提升。

2 儀器儀表的可靠性分析

相關產品設計人員在設計儀器儀表時，必須從不同方面、不同角度、不同層次對儀器儀表運行可靠性的衡量系統做立體化分析，同時制定明確的質量評定標準，確保可靠性的設計能夠強化儀器儀表系統的應用效果。從儀器儀表可靠性設計的層面上來講，相關人員在產品設計的過程中，需要尤為關注的有以下若干關鍵點：

1）在儀器儀表的實際設計過程中，要在實現儀器儀表元件系統使用功能的前提下，科學合理地優化運行系統。例如，簡化處理系統各類結構的同時，相關的技術人員與管理人員必須關注到儀器儀表系統的可靠性指標是否達標，確保工作效率相應的提升，以及設計質量的穩定；在設計工作元件時，相關的設計人員必須要重視的是元件的可靠性和系統的準確性，盡可能減少元件設計誤差，避免儀器儀表出現元件選擇不準確或者數據信息不準確，從儀器儀表的使用反饋上去保證產品運行系統的可靠性。

2）相關的儀器儀表設計工作人員要具備積極的創新精神，要把產品的設計技術與現代化設計工藝結合起來，使得儀器儀表設計工作能夠跟得上時代的發展，更加科學化、規范化，提高結構設計工作質量的同時也相應地提高系統的設計質量，進一步增強運行系統的可靠性。

3 儀器儀表的抗干擾分析

干擾儀器儀表的因素有很多，而且干擾來源也比較復雜，所以，相關設計人員首先要通過全面的分析來找出干擾來源，通過儀器儀表的干擾情況進行有效排查，采取對應的措施才能有效地提高儀器儀表的抗干擾能力，確保系統的運行質量。

3.1 對儀器儀表的干擾來源的分析

一般情況下，會干擾到儀器儀表系統運行的因素有：內部的開關、變壓器等，以及外部的用電設備和電力設備影響。要對系統進行抗干擾設計，需要先明確干擾來源，以下是具體分析：首先，通過分析內部開關與變壓器的情況可以了解到此類設備是否有影響到儀器儀表系統的運行，同時，相關設計人員可以在儀器儀表系統中設計抗電磁干擾系統，避免儀器儀表受到電磁感應的干擾，能夠正常運行，此外，確保高壓電網與變壓器磁場的穩定性，能夠有效消除儀器儀表的感應電勢現象，也將有效減少對系統運行的干擾。其次，靜電感應是在儀器儀表運行中比較容易發生的干擾因素，也就是兩個電場之間相互作用，通常是在儀器儀表周邊的電氣設備等產生，所以，相關設計人員必須考慮提升儀器儀表的靜電抗干擾能力，以提高系統的運行質量。最后，震動干擾因素、化學干擾因素等干擾因素也被稱為串模干擾，是一種連續性干擾，主要是因為和信號發生串聯后而產生的，同樣會影響到儀器儀表的運行。

3.2 對儀器儀表抗干擾設計采取的措施

抗干擾設計在儀器儀表設計過程中有非常重要的影響和意義。有效提升儀器儀表的抗干擾能力，能夠減少儀器儀表在后期運行時可能存在或發生的很多問題。具體的抗干擾設計措施如下：

（1）相關設計人員需要設計把信號導線扭絞到一起，通過縮小信號回路面積的方法來提升儀器儀表的抗干擾能力，同時，通過延長各類系統的距離來提升兩種信號導線分布的合理性，使得電容分布更科學，進一步增強系統的抗干擾能力。此外，儀器儀表周圍的電磁與靜電也應當盡量減少。

（2）相關設計人員可以通過屏蔽法來設計提升儀器儀表的抗干擾能力。屏蔽的方法是，把信號導線用金屑網包裹起來，并設計絕緣層包在外部，這個方式能起到一定的電場耦合隔斷作用，并能夠在很大程度上減少電磁與靜電感應所帶來的干擾影響。同時，為了保證屏蔽的效果，設計屏蔽層時要盡可能地讓屏蔽層接地，如果屏蔽層沒有接地，就無法達到抑制感應電壓最小化的效果，也就無法達到抗干擾的作用。

（3）相關設計人員可以通過濾波設計法來提升儀器儀表的抗干擾能力。通過分析儀器儀表的運行變化情況，得出直流信號數據，再采取濾波阻隔各類干擾信號，這就是濾波設計法。在濾波設計法的操作過程中，工作人員把濾波電路系統安裝到儀器儀表的系統中，進而對電路進行處理，直流信號縮小的同時也減少了對儀器儀表系統運行的干擾。需要注意的是，由于采取濾波設計法的成本比較高，從經濟效益上來講，不適合放在長期的設計工作中使用，因此，在實際應用中，也不經常采用濾波設計法。

上述抗干擾的方式主要是針對串模干擾，由于串模干擾難以避免，通常情況下必須通過以上措施來盡可能減少串模干擾帶來的不利影響。在儀器儀表的實際設計和系統運行過程中，相關設計人員可采取避免形成干擾場的方式，也就是說，在儀器儀表實際運行的過程中，采取各種辦法來避免對儀器儀表形成干擾場，這樣可以完全消除運行系統中的干擾因子，確保系統運行的質量，并降低系統設計和運行的成本，最終達到設計目標。

4 對儀器儀表的發展趨勢分析

目前國內相關的技術部門已研發出一些能夠提升儀器儀表可靠性與抗干擾的方式方法，但在實際設計的過程中，依舊有很多不可避免的現實難題，影響儀器儀表系統運行的效果。所以，有關于儀器儀表的可靠性與抗干擾設計技術，在未來很長的時間，會有很大的發展空間。儀器儀表將伴隨著現代化科學技術和數據時代的發展，向數字化、智能化、網絡化和微型化的方向轉型，相關技術人員任重道遠，也會研究出更多低成本、高效率的設計技術，使儀器儀表的設計方

案更加合理化，從根本上排除各類可能影響到儀器儀表的可靠性和抗干擾能力的問題，促進我國的儀器儀表行業發展。

5 結語

工業生產范圍的擴大，使得儀器儀表應用范圍擴大，對于儀器儀表的技術含量要求也在提升，同時，儀器儀表系統的使用條件或環境也和以往大不相同，外部環境對儀器儀表運行的干擾也在發生著變化。所以，在設計和測試儀器儀表系統的過程中，不僅要結合儀器儀表系統本身的特點，也要結合儀器儀表系統的運行環境和條件，提高儀器儀表運行可靠性，同時，明確主要干擾源，針對性地進行分析和優化，并采取相對應的抗干擾措施，強化儀器儀表系統的運行質量，進一步提升儀器儀表在工業生產中的應用效果。