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综述分析仪器仪表可靠性和抗干扰的意义

2020-03-30 356 上传者：管理员

摘要：近些年来，随着我国社会经济的高速发展，工业生产的规模变得越来越大，也因此对仪器仪表的应用提出了更高的要求。在实际的生产过程中，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着直接影响。基于此，本文就针对如何提高仪器仪表的可靠性和抗干扰性进行了相关因素的分析，以期能够对仪器仪表系统的运行有所帮助，进而促进工业生产和社会经济的稳健发展。

关键词：
仪器仪表
可靠性
抗干扰
衡量系统
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1、我国仪器仪表产业的现状

1.1 仪器仪表的研究不深入

和西方发达国家相比，我国的仪器仪表产业基础薄弱，研究投入不足，一些关键技术没有得到突破，在这样的条件下，国产的部分高档仪器仪表无论是从产品性能上还是结构上都表现不够稳定。

1.2 仪器仪表的产品精度不够

国外好的仪器仪表在产品精度上领先我国的仪器仪表较多。从功能的层面上来讲，发达国家生产的仪器仪表智能化程度更高，数据处理能力更强，抗干扰性能力更高，受环境影响更少，测量的准确度更高。

1.3 仪器仪表行业的综合实力较弱

国产的仪器仪表目前在国际市场竞争中处于较为劣势的地位。当前我国的仪器仪表企业在开发上投入不足，行业规模尚小，总产值不高，仍未形成一个较为成熟的市场环境，市面上有很多低档次的仪器仪表产品，存在不公平的竞争现象，种种因素都使得我国仪器仪表行业的综合实力难以获得进一步提升。

2、仪器仪表的可靠性分析

相关产品设计人员在设计仪器仪表时，必须从不同方面、不同角度、不同层次对仪器仪表运行可靠性的衡量系统做立体化分析，同时制定明确的质量评定标准，确保可靠性的设计能够强化仪器仪表系统的应用效果。从仪器仪表可靠性设计的层面上来讲，相关人员在产品设计的过程中，需要尤为关注的有以下若干关键点：

1) 在仪器仪表的实际设计过程中，要在实现仪器仪表元件系统使用功能的前提下，科学合理地优化运行系统。例如，简化处理系统各类结构的同时，相关的技术人员与管理人员必须关注到仪器仪表系统的可靠性指标是否达标，确保工作效率相应的提升，以及设计质量的稳定；在设计工作元件时，相关的设计人员必须要重视的是元件的可靠性和系统的准确性，尽可能减少元件设计误差，避免仪器仪表出现元件选择不准确或者数据信息不准确，从仪器仪表的使用反馈上去保证产品运行系统的可靠性。

2) 相关的仪器仪表设计工作人员要具备积极的创新精神，要把产品的设计技术与现代化设计工艺结合起来，使得仪器仪表设计工作能够跟得上时代的发展，更加科学化、规范化，提高结构设计工作质量的同时也相应地提高系统的设计质量，进一步增强运行系统的可靠性。

3、仪器仪表的抗干扰分析

干扰仪器仪表的因素有很多，而且干扰来源也比较复杂，所以，相关设计人员首先要通过全面的分析来找出干扰来源，通过仪器仪表的干扰情况进行有效排查，采取对应的措施才能有效地提高仪器仪表的抗干扰能力，确保系统的运行质量。

3.1 对仪器仪表的干扰来源的分析

一般情况下，会干扰到仪器仪表系统运行的因素有：内部的开关、变压器等，以及外部的用电设备和电力设备影响。要对系统进行抗干扰设计，需要先明确干扰来源，以下是具体分析：首先，通过分析内部开关与变压器的情况可以了解到此类设备是否有影响到仪器仪表系统的运行，同时，相关设计人员可以在仪器仪表系统中设计抗电磁干扰系统，避免仪器仪表受到电磁感应的干扰，能够正常运行，此外，确保高压电网与变压器磁场的稳定性，能够有效消除仪器仪表的感应电势现象，也将有效减少对系统运行的干扰。

其次，静电感应是在仪器仪表运行中比较容易发生的干扰因素，也就是两个电场之间相互作用，通常是在仪器仪表周边的电气设备等产生，所以，相关设计人员必须考虑提升仪器仪表的静电抗干扰能力，以提高系统的运行质量。最后，震动干扰因素、化学干扰因素等干扰因素也被称为串模干扰，是一种连续性干扰，主要是因为和信号发生串联后而产生的，同样会影响到仪器仪表的运行。

3.2 对仪器仪表抗干扰设计采取的措施

抗干扰设计在仪器仪表设计过程中有非常重要的影响和意义。有效提升仪器仪表的抗干扰能力，能够减少仪器仪表在后期运行时可能存在或发生的很多问题。具体的抗干扰设计措施如下：

(1) 相关设计人员需要设计把信号导线扭绞到一起，通过缩小信号回路面积的方法来提升仪器仪表的抗干扰能力，同时，通过延长各类系统的距离来提升两种信号导线分布的合理性，使得电容分布更科学，进一步增强系统的抗干扰能力。此外，仪器仪表周围的电磁与静电也应当尽量减少。

(2) 相关设计人员可以通过屏蔽法来设计提升仪器仪表的抗干扰能力。屏蔽的方法是，把信号导线用金屑网包裹起来，并设计绝缘层包在外部，这个方式能起到一定的电场耦合隔断作用，并能够在很大程度上减少电磁与静电感应所带来的干扰影响。同时，为了保证屏蔽的效果，设计屏蔽层时要尽可能地让屏蔽层接地，如果屏蔽层没有接地，就无法达到抑制感应电压最小化的效果，也就无法达到抗干扰的作用。

(3) 相关设计人员可以通过滤波设计法来提升仪器仪表的抗干扰能力。通过分析仪器仪表的运行变化情况，得出直流信号数据，再采取滤波阻隔各类干扰信号，这就是滤波设计法。在滤波设计法的操作过程中，工作人员把滤波电路系统安装到仪器仪表的系统中，进而对电路进行处理，直流信号缩小的同时也减少了对仪器仪表系统运行的干扰。需要注意的是，由于采取滤波设计法的成本比较高，从经济效益上来讲，不适合放在长期的设计工作中使用，因此，在实际应用中，也不经常采用滤波设计法。

上述抗干扰的方式主要是针对串模干扰，由于串模干扰难以避免，通常情况下必须通过以上措施来尽可能减少串模干扰带来的不利影响。在仪器仪表的实际设计和系统运行过程中，相关设计人员可采取避免形成干扰场的方式，也就是说，在仪器仪表实际运行的过程中，采取各种办法来避免对仪器仪表形成干扰场，这样可以完全消除运行系统中的干扰因子，确保系统运行的质量，并降低系统设计和运行的成本，最终达到设计目标。

4、对仪器仪表的发展趋势分析

目前国内相关的技术部门已研发出一些能够提升仪器仪表可靠性与抗干扰的方式方法，但在实际设计的过程中，依旧有很多不可避免的现实难题，影响仪器仪表系统运行的效果。所以，有关于仪器仪表的可靠性与抗干扰设计技术，在未来很长的时间，会有很大的发展空间。仪器仪表将伴随着现代化科学技术和数据时代的发展，向数字化、智能化、网络化和微型化的方向转型，相关技术人员任重道远，也会研究出更多低成本、高效率的设计技术，使仪器仪表的设计方案更加合理化，从根本上排除各类可能影响到仪器仪表的可靠性和抗干扰能力的问题，促进我国的仪器仪表行业发展。

5、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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