机载数据采集系统抗干扰技术研究

摘 要：数据采集系统在应用过程中由于屏蔽不正确，布线和接地不合理造成的干扰，可直接影响到飞机试飞数据的有效性。本文对屏蔽和接地抗干扰技术进行了分析，并提出了合理布线、屏蔽和接地的实现方法，以提高数据采集系统抗干扰能力，使测试采集系统更准确、稳定可靠，保证科研试飞顺利进行。

关键词：数据采集系统；屏蔽；接地；干扰

中图分类号：TP 309.1 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.03.020

干扰电压的强度是与a回路至b回路的磁通密度成正比的，而这个磁通密度与a回路内的电流量成正比，并与两回路间的距离成反比。不难看出，有效抑制磁场耦合干扰的方法，依然是采用回路间远离同时避免平行走线的设计原则。

1.3 屏蔽线的使用

在复杂电磁环境中，为防止出现电磁干扰的出现经常会使用屏蔽线，其常见的使用方式有3种，分别如图1、图2、图3所示。

图1中屏蔽层是单端接地方式，i1是信号电流，从芯线流入，流过包含负载电阻RL的屏蔽线后通过屏蔽层接地。不难看出i1与i2大小相等、方向相反且为同一轴线上中心对称的，所以它们产生的环形磁场将相互抵消，这是一个抑制磁场干扰效果很好的措施。

图2中屏蔽层是两端接地方式，由于屏蔽层上流过的电流i2受地环电流IG的制约，i2 < i1，所以这种方式不能完全屏蔽信号电流所产生的磁场干扰，因此，它抑制磁场耦合干扰的能力比图1所示方法差。

图3中屏蔽层悬浮，因此屏蔽层只具有屏蔽电场耦合干扰能力，降低导线外部电场的电势能，而不具备抑制磁场耦合干扰能力。

1.4 双绞线的使用

如果双绞线的绞扭方向一致的话，两条绞合线产生的电磁场大小相等，方向相反，因此两绞线产生的磁场可以相互抵消[3]。但双绞线本身存在电场耦合干扰的可能，所以需要给双绞线加上屏蔽层，来抑制其电场干扰。为了使屏蔽层取得好的抗干扰效果，屏蔽层需做接地处理。在传输低频信号时，可采用单端接地方式，如图4所示；在传输高频信号时，可采用双端接地方式，如图5所示。

根据双绞线抗干扰特点而言，最好的应用是作为平衡式传输线路，因为两条线的阻抗大致相等，抑制自身产生的磁场干扰或抵抗外部环境的磁场干扰效果都很好。同时，平衡式传输又独具很强的抗共模干扰能力，因此成为大多数弱电信号的传输线来被广泛应用。

2 接地抗干扰技术

接地主要是为了避开地环电流干扰和降低公共线的耦合干扰。单点接地适于抑制本身信号对外产生干扰，并不产生地环电流；并联接地虽然抑制磁场耦合干扰的能力稍弱，却是降低公共地线阻抗耦合干扰的有效措施，这两种接地方式是数据采集测试系统中常用的基本接地方法。

接地的含义并不是指短接大地，而是定义电路或系统的基准电位，其绝缘电阻通常要求达到50兆欧以上。直流地悬浮可以隔离交流地网的干扰，但直流地悬浮容易产生静电，静电量过大，在放电时会损坏器件、击伤人员等等；而如果直流地与大地的绝缘电阻减小，将会引入很多的外部干扰。所以接地方式需在系统设计时全面考虑，不仅考虑克服相互耦合干扰的问题，还要考虑整套系统的安全。