数据采集系统信号干扰问题的分析解决

摘 要：在数据采集的过程中由于不同因素的干扰问题，而产生大量的信号干扰问题，这些问题的来源不同，即产生的环境因素和原因不同，本文就数据采集系统中的信号干扰问题进行分析，并针对性提出有效抗干扰的合理手段措施，为更好的处理数据采集系统的信号干扰问题提供理论依据。

关键词：数据采集系统 信号干扰 抗干扰

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0024-01

随着科技的进步和技术的需要，数据采集系统被越来越广泛的应用，在大量的实践和应用中发现，数据采集系统对信息的获取和数据的分析有着重要作用，但同时数据采集系统的信号不断受到各种因素的干扰，导致工作效率的降低。

1 数据采集系统信号干扰问题分析

数据采集系统是一个复杂而高效的信息获取分析系统，能够对生产工作提高一定的效率，同时促进效益的增加，如图1所示，数据采集系统的具体结构图。

在数据采集系统运行的环境中，多为复杂恶劣的工作现场，对数据采集系统信号的干扰因素较多，对数据采集的最终结果有着一定的制约和影响作用，通过对各种干扰因素的不同特征，可以详细分为几类。

1.1 干扰的内外部影响

在数据采集系统运行中，信号会受到来自系统内外部的影响。内部的信号干扰主要包括电路自身产生的干扰问题，电路中由于工作运行产生的电阻受热噪声，长期运行中电路元件的没有及时更新造成的运行效果变更，或者由于晶体管与其他配件配合的工作噪声；外部的信号干扰噪声主要是系统运行外部的因素影响，包括由于运行过程中的处理不当引起的火花，或者由于设备之间产生的电磁信号干扰，同时外界产生的任何电磁波信号都会对数据采集系统运行造成影响，干扰信号的收集分析，如雷电辐射等。[1]

1.2 干扰信号的影响频率

在数据采集系统的运行过程中，对于干扰信号的分析过程发现，信号受干扰的过程具有一定的规律性，例如通常会有一成不变的信号干扰源，这种笃定的信号干扰主要是由于数据采集系统附近一直存在较强的电力设备运行，造成干扰源的不间断，形成固定干扰信号；[2]还会出现不定性的信号干扰出现，这种信号干扰存在不稳定性和不固定性，对数据采集的影响间歇性干扰，这种不固定的信号干扰通常是由于电信运行设备外界环境的偶然性干扰，例如某些电气设备的突然中断或其他电器设备的异常影响，都会带来信号干扰，针对这些不固定的信号干扰，没有针对性的手段进行预测，防止其出现。

1.3 不同类型的信号干扰

对数据采集系统中的信号干扰分析可以得出：干扰信号可以分为静电干扰、磁场藕合干扰、电磁辐射干扰以及电导通路藕合干扰。静电干扰主要是指寄生电容在电气设备之间产生的干扰，这种干扰也会来自于人体和电气设备之间的摩擦静电，从而造成信号的干扰；磁场藕合干扰主要是指闭合回路中产生的电流感应干扰，这种闭合回路是由变压器、电动机以及其他电器之间的磁场信号传输，这种传输的感应中出现交流干扰；[3]电磁辐射干扰主要是指受到数据采集系统周围环境的辐射干扰，这种干扰通常是由于大功率装置运行过程中产生的高频地磁波辐射造成的，是信号干扰的主要类型；电导通路藕合干扰主要是指电流回路上的阻碍性干扰，这种干扰是由于电流形成的接点不同，运行中由于多回路阻抗因素产生噪声，对信号造成干扰。

1.4 数据采集系统软件操作造成的干扰

在数据采集系统的操作过程中，软件的操作不当也会引起信号的干扰，如数据算法的不合理因素，在系统处理数据的过程中程序运算的相似性对数据的结果存在一定的误差性，因此产生信号的干扰，对最后的数据处理和动作运行产生误导。在数据的计算过程中，由于计算设备的计算精度问题，产生不定的信号干扰问题。

2 提高数据采集系统信号抗干扰的有效措施

为提高数据采集系统运行的高效性，减少信号干扰性，要不断加强信号抗干扰措施，提高整体工作运行效率，促进经济效益的获取。为提高数据采集系统信号的抗干扰性，可以通过以下措施进行有效推行。

2.1 安置隔离变压器设备

为有效减少噪声的产生，降低寄生电容数值是最直接的方式，能够有效的提高抗干扰能力。在数据采集系统中，与电网之间连接的地线会形成一个电流回路，而两者之间存在一定的电位差，电位差的存在使两者之间产生噪声，造成信号的干扰，通过按着隔离变压器，能够将数据采集系统和电网有效的隔离开，降低寄生电容，减少噪声产生，达到提高抗干扰性能的目的。[4]

2.2 采用电源低通滤波器

由于电网的干扰大部分是高次谐波，采用低通滤波器来滤除大于50 Hz的高次谐波，改善电源的性能。为了防止滤波器进入磁饱和，应在滤波器前面加设一个分布参数噪声衰减器。使用低通滤波器时应注意：低通滤波器本身应屏蔽，且屏蔽盒与系统的机壳要保持良好的接触。为减少耦合，所用导线要靠近地面走线。滤波器的输入与输出端要进行有效隔离。滤波器的位置应尽量靠近需要滤波的地方，其间的连线也要进行屏蔽。

2.3 保证电路的接地原则

为有效降低噪声，在接地技术方面要注意接地线的选择，保证电路接地的距离较短，在数字地和模拟地的选择连接上，要选择一点进行连接，保证一点地的原则，能够很好的杜绝出现共模干扰的现象发生。同时要注意接地线路的接地线粗细合格，尽量加粗。

3 结语

通过上述分析可以总结得出，在数据采集系统中，信号的干扰问题十分严重，对整体的数据采集过程造成了一定的制约，对数据处理结果以及准确性造成了重要影响，因此，加强数据采集系统的信号抗干扰措施十分必要。对数据采集系统信号干扰问题的处理过程中，要对实际场地进行深入调查了解，确定具体干扰因素并进行针对性解决，以保证数据采集系统的工作的正常。

参考文献

[1] 姜云耀，刘志国，张金生，等.箭载计算机信号产生与数据采集系统设计研究[J].科学技术与工程，2013（11）：22-25.

[2] 董翰川.基于DSP的ATEM信号数据采集系统研究与设计[D].成都：成都理工大学，2012（5）.

[3] 乔巍，杜爱玲，陈春，等.高速数据采集系统信号调理电路的设计[J].电子技术，2012（4）：99-102.

[4] 李京蔓.多通道数据采集系统中高精度抗干扰问题的研究[D].太原：中北大学，2013（6）.