時間:2011-11-29 14:05:34來源:wangww
化工顯示儀表與各種傳感器、電流變送器、溫度變送器等變送器配套后,可用來顯示不同的參數(shù)。但是,顯示儀表在石油和化工領域的廣泛應用中或試驗現(xiàn)場使用時的條件常常是很復雜的,周圍存在大量強交變磁場、電場、振動、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動力電源等,都有可能影響檢測數(shù)據(jù)的正確采集和生產(chǎn)過程的自動控制而成為干擾源。
一、數(shù)字式顯示儀表的原理及組成概況
數(shù)字顯示儀表一般是由模數(shù)轉換、非線性補償及標度變換三大部分組成。它是以電信號為輸入量,直接用數(shù)字顯示被測量。實現(xiàn)數(shù)字顯示的關鍵是通過A/D轉換裝置把連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。在生產(chǎn)中要求顯示儀表反映的顯示值是被測參數(shù)的函數(shù),并且要求能自動地補償其它干擾因素,這些函數(shù)關系有些是線性的,但多數(shù)是非線性的。為了將被測參數(shù)能以絕對值的形式顯示出來,對于顯示儀表,需要將被測參數(shù)進行一些必要的運算、處理及非線性補償,同時補償其它參數(shù)對被測參數(shù)的影響。在A/D轉換中,采用一定的計量單位使連續(xù)變化的模擬量整量化,得到近似的斷續(xù)的數(shù)字量。計量單位越小整量化的誤差也就越小,A/D轉換裝置的頻率響應、前置放大的穩(wěn)定性等也越高,數(shù)字量就越接近于連續(xù)量本身的值。這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉換型、脈沖寬度調制型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉換器來實現(xiàn)的。非線性補償或標度變換是對檢測來的信號進行必要的運算,使數(shù)字式顯示儀表能以被測參數(shù)的直接數(shù)字表達出來。模擬式非線性補償通過改變運算放大器的放大倍數(shù)來補償不同范圍的輸入電壓,而數(shù)字式非線性補償則是先把被測參數(shù)的模擬量經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字量后再進入非線性補償環(huán)節(jié),具有精度高、通用性強的優(yōu)點,隨著電子數(shù)字計算機的發(fā)展,標度變換及非線性補償任務由計算機來完成。
二、顯示儀表應用中的抗干擾措施
?。ㄒ唬└蓴_的產(chǎn)生
生產(chǎn)中,被測參數(shù)往往被轉換成微弱的低電平電壓信號,并通過長距離(有時長達數(shù)百米甚至更遠)傳輸?shù)斤@示儀表,由于顯示儀表應用環(huán)境的復雜性(周圍存在大量強交變磁場、電場、振動、熱噪聲、強輻射、溫度效應、動力電源等),使得電氣干擾也加到顯示儀表的輸入端,加上儀表內部的電源變壓器、繼電器、開關以及電源線等干擾源,給測量帶來影響。當有較大擾動出現(xiàn)時(檢測信號的干擾主要有強磁場和電場:當干擾源為低電壓大電流時,則干擾源主要是磁場;當干擾源為高電壓小電流時,則干擾源附近主要是電場),常通過下面一些方式(如串模干擾、共模干擾等)疊加到信號線上,進入儀表。
1.電磁感應(指磁的耦合)
在大功率變壓器、交流電機、強電流電網(wǎng)等的周圍空間都存在很強的交變磁場,而控制系統(tǒng)(檢測、變送、轉換、調節(jié)、計算、執(zhí)行、輔助、顯示等單元)線路形成的閉合回路處在這種變化的磁場中將被感應出電勢,使信號源與儀器儀表之間的連接導線、儀表內部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。這種電磁感應電勢與有用信號相串聯(lián),當信號源與顯示儀表相距較遠時,干擾較為突出。此外,高頻率發(fā)生器、帶整流子的電機等設備,也會產(chǎn)生高頻率的干擾。
2.靜電感應(指電的耦合)
靜電感應是兩電場相互作用的結果。在相對的兩根導線中,如其一的電位發(fā)生變化,則由于導線間的電容變化使得另一導線的電位也發(fā)生變化,干擾源以電容性的耦合在回路中形成干擾。
3.附加熱電勢和化學電勢
由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢以及金屬腐蝕等產(chǎn)生的化學電勢,在電路回路中形成直流電氣干擾。
4.振動。
在強振動的環(huán)境中,導線由于在磁場中處于運動狀態(tài)而產(chǎn)生感應電勢,此干擾與信號相串聯(lián),以串模干擾形式進入儀器儀表。
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