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横河大学:热电偶测温的抗干扰问题

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小幸运 发表于 2020-8-2 12:03:55
  使用热电偶测温经常会遇到电气干扰的困扰。一方面,近年由于变频电源在各行各业的普及,测试环境变得越来越严酷。另一方面,热电偶温度变化所产生的热电势很小,因此与热电阻等其他传感器相比更容易受到电气干扰的影响。

  图1是常用变频器等效回路图,可以看到同时存在三种干扰源,50Hz的商用电源,脉宽调制(PWM)产生的高频脉冲干扰(电力密度较高),和低频变频干扰。

  图1 变频器等效回路图

  

  横河的测量仪表所提供的抑制干扰功能包括

  积分

  一阶低通滤波

  通道独立A/D模块

  积分A/D顾名思义是指对模拟信号进行特定时间积分运算后再进行A/D变换。可针对不同的工频(50Hz/60Hz)干扰源,设置合适的积分时间(测量周期)以达到抑制效果。积分A/D抑制干扰示意图如图2所示

  

  图2 积分A/D抑制干扰示意图

  当干扰信号频率和A/D积分周期不匹配时,干扰影响无法只通过“积分”抑制。因此,横河高速模块提供滤波功能,通过调整一阶低通滤波器的截止频率,结合A/D积分可抑制高频干扰源的影响。但是滤波会使测量结果产生一定的滞后,因此常用于稳态温度测试。A/D积分结合一阶低通滤波器抑制干扰示意图如图3所示。

  

  图3 积分A/D结合一阶低通滤波器示意图

  目前市场上常见的数据采集仪器多为扫描型,即多个通道共用一个A/D,通过继电器分时切换。扫描型最大的优点是节约成本,而缺点是采集速度受限且通道间切换易受干扰影响。横河推出通道独立A/D模块(如图4),每个测量通道使用独立A/D转换器,提高抗干扰性的同时大幅提高了共模耐压。

  

  图4 独立A/D模块回路示意图

  除了记录仪提供的抑制干扰的方法以外,用户在实际测试过程中可通过一些方法来减少干扰的影响。例如可使用绝缘胶带将被测物与热电偶前端隔离;将信号源和记录仪通过等电位化来去除地电流所产生的的电势差;还有使用绞合屏蔽热电偶线,可抑制热电偶布线时的静电耦合干扰。

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