超聲波液位計(jì)電磁干擾分析故障及應(yīng)對(duì)方法

　　超聲波液位計(jì)一般以高運(yùn)算能力微處理器MCU的為核心，通過(guò)高精度濾波電路，捕獲、放大經(jīng)過(guò)各種復(fù)雜的液位/物位工況發(fā)射衰減后的超聲波脈沖信號(hào)，微處理器MCU對(duì)該信號(hào)分析處理后輸出準(zhǔn)確液位/物位信息。

　　

　　液位計(jì)的這種電路結(jié)構(gòu)特別易受附近的大型工業(yè)設(shè)備的電磁干擾，導(dǎo)致工作不穩(wěn)定、測(cè)量精度下降、甚至死機(jī)等故障。在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，計(jì)為工程師發(fā)現(xiàn)因大型電機(jī)或變電器產(chǎn)生的電瞬變快速脈沖群(EFT)干擾信號(hào)，是導(dǎo)致MCU和高精度濾波電路無(wú)法正常工作的主要干擾源。

　　

　　在超聲波液位計(jì)產(chǎn)品研發(fā)初始階段，針對(duì)抗EFT干擾實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

　　

　　1、±2KV條件下儀器出現(xiàn)自動(dòng)重啟和頻繁死機(jī)現(xiàn)象，且無(wú)法自行恢復(fù)，必須重新上電才能恢復(fù)正常，該現(xiàn)象證實(shí)產(chǎn)品抗干擾性能較差；

　　

　　2、在按下設(shè)置和選擇等按鈕調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)停機(jī)或死機(jī)現(xiàn)象；

　　

　　3、測(cè)量不準(zhǔn)確，物位數(shù)據(jù)跳動(dòng)異常。

　　

　　我們上述測(cè)試結(jié)果分別深入分析，分別采取不同對(duì)策。

　　

　　首先，針對(duì)超聲波液位計(jì)的停機(jī)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷IC（MCU）的RESET引腳和供電部分，受到嚴(yán)重干擾，一般的群脈沖干擾會(huì)通過(guò)電源線引入，雖然供電部分電路上已經(jīng)有不少濾波器件，但由于器件布局不科學(xué)，間距及鋪地?zé)o法有效形成近地屏蔽。以此，為方向我們重新規(guī)整電路布局，同時(shí)增加更合適的濾波器件。

　　

　　其次，綜合上述1和2問(wèn)題，同時(shí)對(duì)MCU其他連有外設(shè)的I/O口，采取增加隔離和濾波器件，并對(duì)MCU芯片作屏蔽處理。

　　

　　再次，針對(duì)問(wèn)題3，我們通過(guò)示波器波形圖中觀察到回波信號(hào)受到的嚴(yán)重的干擾，顯然這與信號(hào)處理電路的濾波能力息息相關(guān)。

　　

　　另外，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須滿足高隔爆設(shè)計(jì)，計(jì)為自動(dòng)化超聲波液位計(jì)采用金屬外殼設(shè)計(jì)，金屬外殼與內(nèi)部電路的之間形成分布電容，因此，干擾信號(hào)會(huì)經(jīng)由敏感器件與金屬外殼之間的分布電容傳播。

　　

　　應(yīng)對(duì)方法是在布局上，敏感器件（特別是一些精密運(yùn)放，高精度電容和變壓器等）與外殼的距離盡量增大，以減小分布電容；對(duì)敏感器件增設(shè)屏蔽罩以防止近場(chǎng)空間干擾；原有插件式的元件盡可能替換成貼片式；參考地的鋪設(shè)也應(yīng)覆蓋敏感器件。