恶劣电磁环境下温度测量的抗干扰

恶劣电磁环境下温度测量的抗干扰

臧志刚宋长勇罗昌荣

（云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000）

摘要：现阶段在电力系统以及机械电机等设备中都有励磁线圈，通常测量设备的温度都是在强电磁或紊乱的电磁环境下进行的，在这种情况下，测量仪器设备的温度会受到电磁的干扰，测量的温度信号精度达不到要求，所以一定要在信号输入的通道设计抗电磁干扰设备或保护电路。温度传感器的通道一般有温度传感器信号传输通道、温度传感器末端、信号调节、A/D转换器等，本文主要对恶劣电磁环境下温度测量的抗干扰进行研究.。，

关键词：恶劣电磁环境；温度测量；抗干扰

前言

为了消除或者避免电磁干扰，现在普遍在温度测量的仪器设备的局部电路中添加一些干干扰电路。本文根据工作经验对恶劣电磁环境下温度测量的抗干扰技术进行简单的介绍，首先对电磁干扰和抗电磁干扰进行简单的介绍，然后开始分析温度测量电路中桥路的抗干扰，最后分析了温度测量电路中A/D转换器抗干扰性。

1.电磁干扰及抗电磁干扰简介

电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）通常用来干扰电子信号降低测量仪器仪表的测量精确度的一种技术手段，电磁干扰一般是由电磁辐射源产生的电磁波或者电磁信号，比如励磁线圈、信号发生器等都可以产生电磁。电磁干扰是一种常见的现象也是人类很早就发现的电磁现象，电磁干扰和电磁效应基本上同时被发现。在上个世纪八十年代初期英国的物理学家就电磁干扰现象发表了关于抗电磁干扰的文章，这也标志着对抗电磁干扰工作研究的一个开端，随着电子信息技术和电子元器件的发展，抗电磁干扰电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现，1981年英国科学家发表"论干扰"的文章，标志着研究干扰问题的开始。隔离差不多10年的时间，英国又开始研究在信号通信中电磁干扰问题，这推动了电子设备仪器向抗电磁干扰的方向发展。下班文章具体来分析在温度测量在抗电磁干扰的电路。

2.温度测量电路中桥路的抗干扰性分析

一般来说，温度测量电路的过程是分为以下几个步骤，首先温度传感器的三极引线从液晶屏的一致和温度测量电路板连接，温度传感器的引线通过的地方存在很多种干扰信号，比如背光灯上面驱动的电源线（属于高压中频）、液晶显示频的信号线（属于高频）以及加热器上面的驱动电源线（属于强电流脉冲）等，这一系列的干扰源经过电路中电容器电感的耦合产生电磁信号对传感器的数据采集和测量产生严重的干扰，下面的图一就是温度测量桥路的放大器电路图，提前设定干扰源的感应电动势为UN（高频）是通过传感器的引线窜入到电路中的，所以就得出放大器的输出端一定会产生输出的干扰电压UN0，而且还有以下公式：

从上式（3）中得出：电路中的反馈电阻Rf和电路中的输出噪声和传感器的电阻Rt的比值Rt/Ff有很大的关系，为了减少输出干扰的入侵从而引起的扰动电压对温度测量精确度的影响，根据数据分析，必须要最大限度的降低Rt/Ff的比值，一般情况下传感器选定以后其电阻值是确定的，现在就需要降低电阻Rf的数值。

模拟电路的测量桥路放大器是起前置放大电路作用的，电路信号放大的倍数和Rf/Rt的比值成正比，放大倍数也和桥路放大器的噪声有关，所以取值要适当，不能太大也不能太小。从物理上面的电磁学的相关理论来说，温度传感器上面的引线是加在传感器和桥路电路之间的，这三者构成了一个闭合的环路，根据电磁感应得出，这三者形成的环路的面积越大，产生的电磁力就越强，同时引起的感应就越大。所以为了降低干扰，建议把温度测量传感器的引线制作成双绞线。温度传感器工作环境比较差，肯定存在一定的电磁干扰，测量出来的温度存在的误差范围要考虑电磁干扰带来的影响。举例分析，如果温度传感器引线的长度比200mm要小的情况下，设定干扰的最大频率是10MHZ，那么算出波长是30m，基本就可以不考虑电感和互感的影响。

3.变电站内的电磁干扰对温度测量的影响分析

变电站中的主要设备是变压器，变压器作为核心设备，需要随时进行温度的监控测量，确保变压器在正常温度下温度工作。变压器内有铁芯、线圈，就会产生电磁波，电磁干扰需有耦合和传导途径。我们对温度测量回路进行了检查，发现变压器内部温度测量回路存在中间转接端子，这些端子不是安装在标准的转接盒内，而是暴露在变压器的电磁场中，且测量回路的电缆屏蔽不是连续的，于是形成电磁干扰的途径。在用PT100测量回路中，FUM232模件输出恒定检测电流为160μA，电流较小，模件测量的电压信号也较弱。虽然FUM232模件也有输入信号电气隔离和无源滤波装置，但在复杂的强电磁环境下，系统抗干扰能力明显不足，无法完全消除电磁干扰对测量回路的影响。综上分析可知：变压器铁芯及线圈温度测量时产生的波动是由温度测量回路受主泵电机强交变磁场干扰所引起，通过电磁耦合在测量回路中产生干扰信号，该干扰信号无法通过FUM232温度信号采集模件消除。

抗电磁干扰的总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。而常用的电磁兼容3大技术为接地、屏蔽和滤波。在变电站中的变压器可以采用接地线处理。

4.结束语

文章根据自己的经验分析了恶劣电磁环境下温度测量的抗干扰，希望能给大家提供一些参考。

参考文献：

[1]胡其秀.电力电缆线路手册（设计、施工安装、运行维护）[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]罗俊华，杨黎明，姜芸等.电力电缆运行、故障及试验综述[J].电力设备，2004，5（08）：4-8.

[3]王永利，张洁.电缆屏蔽金属网屏蔽效能的工程计算.北京：中国科学院研究生院，北京航天自动控制研究所，2010.