陈泽鹏
哈尔滨物业供热集团香坊分公司 黑龙江 哈尔滨 150036
摘要：近年来，随着我国社会经济的高速发展，工业生产的规模越来越大，对仪器仪表的应用也提出了更高的要求。在实际生产过程中，仪器仪表设备运行的可靠性和抗干扰性对于生产控制系统的操作有直接影响。
关键词：仪器仪表；可靠性；抗干扰设计
引言
随着我国经济及科技的飞速发展，在工业生产中仪器仪表的使用率也在逐年上升。因仪器仪表在工业生产中占据着重要地位，其可靠性与抗干扰性直接影响工业生产的质量及效率等。基于此种情况，加强其仪器仪表的可靠性及抗干扰性设计研究，做到合理有效地提升仪器仪表可靠性及抗干扰性的功能，可以提高工业生产的效率及质量，提升工业生产的水平。因而，我国工业生产中对于仪器仪表的可靠性及抗干扰性的普遍要求都是比较高的，并且选择仪器仪表的主要前提就是该仪器仪表的可靠性。
1仪器仪表的可靠性分析
在开展仪器仪表可靠性设计时，设计人员应就仪器仪表运行过程中的可靠性衡量系统展开全面性的分析，同时确定出相应的质量标准，确保设备的稳定性及质量可靠性能够得以有效增强，突出仪器仪表系统的实用价值。在所开展的仪器仪表可靠性设计方面，有关设计人员应重点加强对以下几项工作内容的有效控制：（1）相关人员在设计过程中，须确保仪器仪表系统内部元器件具备良好的可靠性，促进系统精确性的全面提升，对于系统结构等内容予以精简处理，在确保能够完全符合仪器仪表元器件应用功能的基础之上，加强对其运行体系的合理优化与改进。精简处理阶段，技术人员应重点加强对仪器仪表系统可靠性指标的高度关注，全面提升工作效率与设计质量。（2）设计人员还应不断提高对仪器结构设计的水平，大量应用以现代化的设计技术与处理工艺，推动仪器仪表设计达到更好的规范性与先进性，促进仪器仪表系统的设计质量能够得以显著提高，并促使系统的可靠性得以更好的加强，保留一部分的系统控制功能。
2仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
2.1干扰源
干扰源是干扰所产生的源头所在，在仪器仪表运行的过程中，无论内部或外部都有可能被干扰，而这种干扰也会严重影响仪器仪表的正常运转。一般来讲，出现干扰源的情况包括以下几方面：第一点是静电感应。当两个物体处于对位的情况时，其中一个物体的电位出现变化，则会影响另一个物体的电位，在电容性耦合的影响下会造成一定的干扰情况。与此同时。干扰源所产生的干扰，也可能通过电压干扰的形式出现，更会影响电子设备之间的状态，因此，出现故障的电压也会影响仪器仪表的正常运行。第二点是电磁感应。仪器仪表在具体使用过程中会与内部的电子元件产生一定的关联性，若是电磁感应出现，则会严重影响仪器仪表的正常运行，特别是在一些实际工业生产过程中，一些制造业以大功率生产机械为主，其运行过程中也会受到高压电、交流电及设备的影响，若是在仪器仪表设计时所采用的是闭合回路，其产生的干扰是以交变磁场为主，更会影响仪器仪表的正常运行。第三点是震动以及脉冲电压都会对仪器仪表造成干扰，其对仪器仪表有着十分关键的作用。当产生感应电动势，会影响仪器仪表的正常运转，而脉冲电压干扰的情况会出现在变电器以及仪器仪表的开关和继电器等一些小型电子元件中。
2.2信号导线的扭绞
信号导线的扭绞能有效降低信号回路包围面积，同时能保证两根信号导线相距干扰源的距离一致，还能保证分布电容一致，从而有效降低磁场和电场的相互作用，最终可有效抑制串模干扰。上述方法均属于被动的抑制措施。对于仪器仪表而言，在其运行过程中出现无法规避的干扰场时，可采用上述方法抑制干扰场。因此，在仪器仪表的实际使用过程中，应防止仪器仪表干扰场的产生。例如，在实际应用过程中，应将信号线和仪器仪表的动力线分离，两者之间必须确保存在一定的科学距离。
同时，在仪器仪表内部布线时，一定要采用科学合理的布线规则进行布线，降低磁场的出现概率。
2.3共模干扰抑制
鉴于仪器仪表系统信号大都是低电平，因此，共模干扰会导致仪器仪表的信号发生畸变现象，并将由此产生出大量的错误现象。可采取以下措施避免共模干扰现象的发生。为确保仪器仪表与信号源外壳的安全性，通常均需对其采取接地处理，确保其能够始终维持在零电位的状态下。信号源电路、仪器仪表系统需保证接地的稳定性，一旦所采取的接地方式不恰当，便会导致地回路导入干扰的出现。较为常见的一种情况便是两点接地导致地电位差的出现并造成共模干扰的发生。因而，仪器仪表回路大都是选用的在系统位置进行单点接地的方式。就这一层面而言，要想将地电位差所产生的干扰完全消除是不切实际的。因此，为了促进仪器仪表抗干扰能力的增强，一般在低电平测量仪器仪表内，将二次仪器仪表和地进行绝缘处理，从而使得共模干扰电压泄露途径被隔断，促使干扰无法进入到系统当中。在具体应用过程当中，大都是把屏蔽与接地联合起来加以运用，实现对绝大多数干扰情况的有效处理。若能够使屏蔽层在信号侧和仪器仪表侧均进行接地处理，那么地电位差便会经由屏蔽层而产生回路。众所周知，地电阻阻值小于屏蔽层电阻，因此在屏蔽层中便会出现电位梯度，经由屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合于信号电路内，屏蔽层应进行单点接地，同时信号导线屏蔽层的接地同样也应当能够和系统接地处于同一侧的位置。从本质上来说，二次仪器仪表外部保护主要是考虑到安全需求所进行的接地处理。但仪器仪表的输入一端以及外壳间必定会存在分布电容及漏阻抗，但浮地无法将泄露途径全部切断。因此，在必要时一般是采取双层屏蔽浮地保护形式，即为在仪器仪表外壳内再重新套入一个内部屏蔽罩体。这一内部屏蔽罩体和信号输入一侧甚至是外壳间均采取电气连接的方式，由内屏蔽层引出导线来和信号导线的屏蔽层互相连接起来，信号线则可被屏蔽于信号源进行单点接地处理。由此便可利用仪器仪表的输入保护屏蔽和信号屏蔽来促使信号源保持良好的稳定性，使之长期保持在等电位的运行状态下，能够极大的促进仪器仪表抗干扰性能的全面提升。
2.4仪器仪表干扰的来源
在仪器仪表系统内干扰的来源主要有内部的开关机及变压器，外部用电设备及电力设备。并且都会对仪器仪表的运行产生重要影响。干扰引入的方式具体分为静电感应及电磁感应，还有震动环境与脉冲电压的引入。其中，电磁感应主要指的是仪器仪表在与信号源连接时而产生的磁场干扰；静电感应主要指的是两个电场之间产生的相互作用；震动则指的是导线内部运动形成的感应电动势；脉冲电压则主要作用于模拟电路的外部模式。而此类干扰源都是与信号发生串联而产生。因此，此种干扰都属于串联干扰。
结语
工业生产范围的扩大，使得仪器仪表应用范围扩大，对于仪器仪表的技术含量要求也在提升，同时，仪器仪表系统的使用条件或环境也和以往大不相同，外部环境对仪器仪表运行的干扰也在发生着变化。所以，在设计和测试仪器仪表系统的过程中，不仅要结合仪器仪表系统本身的特点，也要结合仪器仪表系统的运行环境和条件，提高仪器仪表运行可靠性，同时，明确主要干扰源，针对性地进行分析和优化，并采取相对应的抗干扰措施，强化仪器仪表系统的运行质量，进一步提升仪器仪表在工业生产中的应用效果。
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