一、硬件的抗干擾設計
1.顆粒強度測定儀的主體可采用鋁合金或者不銹鋼的全金屬外殼,形成法拉第籠的結構,對外部電磁場的穿透進行阻隔。
儀器的外殼接縫處需使用導電密封膠進行填充或者緊密焊接,防止縫隙泄漏電磁能量。壓力傳感器及其線纜則可以采用
雙層屏蔽的設計,即外層是鍍錫銅編織網,可用于屏蔽低頻磁場;內層是鋁箔屏蔽層,可用于屏蔽高頻電磁。另外,要
確保屏蔽層單端接地。
2.為了實現電源隔離,可以在電源輸入端加裝電源濾波器,這一設計能使市電中的高頻干擾得到有效濾除。通過采用隔
離變壓器供電,初級和次級線圈間加銅箔屏蔽層并接地,能使電網和顆粒強度測定儀間的電磁耦合得到有效阻斷。另外,
傳感器信號的傳輸也可采用隔離放大器或者差分放大器,使共模干擾得到有效抑制。
二、優化接地系統
1.顆粒強度測定儀可以通過接入獨立地線,防止和其他強電設備因共用接地回路而造成地電流干擾,比如離心機、空調
等。具體來說,儀器需要和實驗室其他設備的地線分開,接地電阻需要小于4Ω,而接地母線則需要采用截面積大于等于
4mm2 的銅芯線。接地布局需要嚴格遵照單點接地原則,即主板、放大器以及傳感器等各模塊的地線需要集中連接到同
一接地端子,要防止多點接地造成地環路。
2.金屬外殼和線纜屏蔽層等保護接地需要直接連接至大地,從而達到屏蔽接地的效果。放大器參考地、傳感器信號地等
和屏蔽接地分開,然后通過電感或者電容單點連接至大地,確保高頻噪聲通過接地回路耦合的現象得到有效抑制。
三、線路布局和線纜管理
1.顆粒強度測定儀的內部在布線時,需要分開敷設電源線和信號線,間距應大于等于10cm,防止電磁耦合。舉例來說,
如果傳感器的信號線是走儀器的右側線槽,那電源線就需要走儀器左側線槽,總之要減少互感干擾。如果遇到實在無法
避免交叉的情況,則可以采用垂直交叉方式,且在交叉處需要使用金屬隔板起到隔離作用。
2.信號線需采用低噪聲的雙絞屏蔽線或者同軸電纜,其中雙絞屏蔽線因為絞距越小抗干擾能力越強的特點,能有效抑制
磁場干擾;同軸電纜則適用于高頻信號的傳輸,屏蔽層的覆蓋率則需要大于90%。另外,線纜需要固定在顆粒強度測定
儀的內部支架上,防止因振動可能導致的接觸不良或者線纜磨損等情況,產生如電火花干擾等額外電磁噪聲。
四、軟件和算法的抗干擾設置
用戶可以通過數字濾波技術,在數據采集的軟件中設置數字濾波器,使特定頻率的干擾信號得到有效濾除。另外,還可
以建立干擾閾值的判定機制,確保儀器在運行時能及時自動剔除干擾數據并進行重新采樣。
五、外部環境的規避
用戶可以通過讓顆粒強度測定儀遠離強電磁源起到一定規避作用,比如和高頻焊機、變頻器等設備至少要保持2m的距離。
在必要時,可使用鐵氧體板等電磁屏蔽材料進行隔離。如果實驗室的強電磁設備無法移動,還可以將顆粒強度測定儀放于
電磁屏蔽室內,而屏蔽室需要接地且配制獨立的通風系統。
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