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摘要：电测仪表的发展是伴随着电力驱动设备数量的增加而逐渐发展起来的，电测仪表在工作中发挥着越来越重要的作用，人们对电测仪表的关注也达到了新的高度。但是，电测仪表所受到的干扰也是比较大的。因此，为了减少外在环境对电测仪表的干扰，必须采用相关的技术手段进行预防，从而提高电测仪表的工作的稳定性和准确性。文章就此进行分析。
关键词：电测仪表；干扰；预防方法
1.电测仪表所受干扰的特点
工程测量中大量使用的电测仪表(包括指针式仪表和数字式仪表)大多数工作在车间和现场，工作环境比较恶劣。它们受到的干扰信号有交流电场和磁场、直流电场和磁场以及温度变化等等。干扰信号有的以电磁辐射的形式进入表;有的以漏电和耦合的形式、以阻抗为通路进入仪表;有的从仪表的测量端钮或交流供电电源端(例如数字仪表的220V供电端钮)进入仪表;有的三种情况同时发生。电测量仪表在灵敏度、准确度、功率消耗和测量速度方面有着巨大的差异，使得电测仪表的屏蔽保护问题变得特别复杂。那么我们在使用测量电测仪表时也要根据不同的情况利用仪表的特点来减小测量误差。
目前使用较多的电磁机械式仪表和数字式仪表在主要指标方面的区别如表1所示。由于它们在主要指标方面的差异，使得它们在屏蔽保护方面要考虑的问题也大为不同。
表1 两类仪表性能比较
空间的交变的磁场在仪表输入引线构成闭合回路中产生感应电动势En，并通过仪表的两个测量端钮H、L和被测量串联在一起互相叠加进入仪表，这称为“串模”干扰。
最严重的串模干扰是工频感应电动势。测量直流的电磁机械式仪表测量机构的转动惯性较大，它的指示不能反映这个交流干扰信号。测量交流的电磁机械式仪表也往往因为仪表的输入阻抗和灵敏度较低而使工频串模干扰产生的误差大大降低。在数字式仪表中测量速度远远高于电磁机械式仪表，特别是斜波式数字压表测量的是瞬时值，由于灵敏度和输入阻抗都比较高，使得串模干扰在数字式仪表中引起的误差大大增加，必须设法消除。
加在被测电量低端的电势、仪表的两个输入端钮对地的公共电势或者仪表的地与被测信号源的地之间不等电位造成的电动势称为“共模干扰电动势”，也称“共模干扰源”。
2.电测仪表所受主要干扰源
2.1静电感应
在电测仪表的工作过程中，静电感应干扰是一种比较常见的干扰源，通常情况下由于电路元件中存在着一些残留的寄生电容，从而使得两条支路上的电荷能够相互转移。
2.2电磁感应
如果电路之间存在了互感现象，电路中会产生电磁感应现象，从而产生对电测仪表的干扰信号。
2.3漏电流感应
由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良，特别是传感器的应用环境湿度较大，绝缘体的绝缘电阻下降，导致漏电电流增加就会引起干扰。尤其当漏电流流入测量电路的输入级时，其影响就特别严重。
2.4附加热电势和化学电势
主要是由于不同金属产生的热电势以及金属腐蚀等原因产生的化学电势，当它处于电回路时会成为干扰，这种干扰大多以直流的形式出现。在接线端子板或是干簧继电器等处容易产生热电势。
2.5振动导线
在磁场中运动时，会产生感应电动势。因此在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。以上这4种干扰都是和信号串联，也就是以串模干扰的形式出现。
2.6不同地电位引入的干扰
在大地中，各个不同点之间往往存在电位差。尤其在大功率的用电设备附近，当这些设备的绝缘性能较差时，这一电位差更大。而在仪表的使用中往往又会有意或无意的是输入回路存在两个以上的接地点。这样就会把不同接地点的电位差引入仪表，这种地电位差有时能达1~10伏以上，它是同时出现在两根信号导线上。
通过静电耦合的方式，能在两输入端感应出对地的共同电压，以共模干扰的形式出现。由于共模干扰它不和信号相叠加，它不直接对仪表产生影响。
3.预防干扰的方法
3.1串模干扰的预防方法
串模干扰与被测信号所处的地位相同，因此一旦产生串模干扰，就不容易消除。所以应当首先防止它的产生。防止串模干扰产生的方法一般有以下几种：
信号导线的扭绞———由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路包围的面积大为减少，而且是两根信号导线到干扰源的距离能大致相等，分布电容也能大致相同，所以能使由磁场和电场通过感应耦合进入回路的串模干扰大为减小。
屏蔽———为了防止电场的干扰，可以把信号导线用金属包起来。通常的做法是在导线外包一层金属网（或者铁磁材料），外套绝缘层。屏蔽的目的就是隔断“场”的耦合，抑制各种“场”的干扰。屏蔽层需要接地，才能够防止干扰。
滤波———所谓的滤波法就是用电容和电感线圈或电容和电阻组成滤波器接在测量线路的输入端，以抑制干扰信号进入二次仪表或PLC，DCS等控制系统，使干扰信号衰减。对于变化速度很慢的直流信号，可以在仪表的输入端加入滤波电路，以使混杂于信号的干扰衰减到最小。但是在实际的工程设计中，这种方法一般很少用，通常，这一点在仪表的电路设计过程中就已经考虑了。
3.2共模干扰的预防方法
由于仪表系统信号多为低电平，因此，共模干扰也会使电测仪表的测量信号产生畸变，带来各种测量的错误。防止共模干扰产生的方法一般有以下几种：（1）接地。通常仪表和信号源外壳接大地，保持零电位。信号源电路以及仪表系统也需要可靠接地，这样可使共模信号入地而消除。（2）绝缘。由于信号源侧对地不可能完全绝缘，不可能彻底消除地电位差引进的干扰。所以为了提高仪表工作的稳定性，通常在低电平测量仪表中都将二次仪表“浮地”，也就是将二次仪表与地绝缘，以切断共模干扰电压的泄漏途径，使干扰无法进入。实际应用中，通常将屏蔽和接地结合起来应用，以解决干扰问题。如果将屏蔽层在信号侧与仪表侧均接地，则地电位差会通过屏蔽层形成回路，由于地电阻通常比屏蔽层的电阻小得多，所以在屏蔽层上就会形成电位梯度，并通过屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合到信号电路中去，因此屏蔽层也必须一点接地，并且信号导线屏蔽层接地应与系统接地同侧。（3）双层屏蔽。由于电测仪表的外壳是接地的，仪表的输入端与外壳之间一定存在分布电容和漏阻抗，因此，浮地不可能把泄漏途径完全切断。必要时，通常采用的是双层屏蔽浮地保护，也就是在仪表的外壳内部再套一个内屏蔽罩。内屏蔽罩与信号输入端以及外壳之间均不做电气连接，从内屏蔽层引出一条导线与信号导线的屏蔽层相连接，而信号线的屏蔽在信号源处一点接地，这样就使仪表的输入保护屏蔽及信号屏蔽对信号源稳定起来，处于等电位状态，从而大大提高仪表抗干扰的能力。
综上电测仪表在进行相应的测量时，由于各种干扰问题，使得电测仪表所测数据的准确性下降。对于生产现场使用的电测仪表，保持工作的稳定性除了自身的干扰外，还应着重考虑电气设备放电干扰和设备接通与断开引起电压或电流急变带来的干扰。
参考文献：
[1]戚凤梅.电测仪表的屏蔽保护分析[J].计量与测试技术，2008，(03):21-22+25
[2]刘贵明.浅谈电测仪表测量不稳定的原因及防范措施[J].科技与创新，2015，(20):154
论文作者:黄永平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/12
标签：仪表论文; 干扰论文; 屏蔽论文; 信号论文; 测量论文; 导线论文; 电势论文; 《电力设备》2017年第31期论文;