5T系统干扰技术.doc

5T系统抗干扰技术 动态检测车间 高连祥 摘要：随着铁路运输的快速发展，列车运行速度提高，车流密度加大，5T系统在保证行车安全、运输秩序上凸显重要作用。5T系统基于弱信号处理框架，布设于铁路沿线，受露天野外天气、列车振动、电气化供电等影响，存在各种各样的干扰，严重影响设备运行的可靠性，进而导致列车运行的安全监控盲区。本文分析了5T系统的主要干扰因素，针对性提出使用硬件技术去除空间电磁干扰、信号通道干扰、电源干扰的方法，以及良好的接地技术。 关键词：5T系统 干扰因素 抗干扰措施 0引言 5T系统基于弱信号处理运用，布设于铁路沿线，受露天野外天气、列车振动、电气化供电等影响，设备运行环境存在较复杂的干扰。为有效抑制各种干扰，保证设备可靠、正常运转，切实保证运行列车的安全监控，5T设备抗干扰技术的应用具有重要意义。 1抗干扰原则及5T系统中的干扰因素 在5T系统中，经常会遇到各种各样的干扰，这种干扰有外部的，也有系统内部产生的。综合起来，主要存在空间电磁辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰和数字电路引起的干扰。具体到5T系统方面，干扰源主要为来自电气化区段的电磁干扰、电源系统干扰、长线传输干扰以及地线干扰。如果不采取措施，设备将无法可靠正常工作。 抑制干扰主要采取3个基本原则：防止干扰窜入、远离干扰源、消除干扰源。接地和屏蔽是5T系统中抑制干扰的2项主要措施；另外目前5T系统中普遍以计算机为主要核心控制的现代检测系统，软件抗干扰技术也发挥着重要的作用。 2 5T系统采用的抗干扰方法 为了解决测试系统中出现的干扰问题，在硬件方面，针对各种干扰主要采取以下措施。 2.1空间电磁干扰屏蔽 空间辐射干扰主要是高频电磁辐射所引起的。5T系统必须采取屏蔽技术抑制高频干扰。外部高频干扰主要来自偶然的无线电干扰，如雷电、电力机车牵引电机等；内部高频干扰主要来自系统中的高频电源。解决措施是采用金属板、金属网或金属盒构成屏蔽体，有效地阻断电磁波、电场、磁场的干扰。屏蔽体以反射和吸收方式来削弱干扰，从而形成对干扰的屏蔽。对付电磁波干扰的最有效方法是选用高导磁材料制作的屏蔽体，使电磁波经屏蔽体壁的低磁阻磁路通过，而不影响屏蔽体内的电路。屏蔽电场或辐射场时，选铜、铝等电阻率小的金属材料作屏蔽体；屏蔽低频磁场时，选磁钢、坡莫合金、铁氧体等磁导率高的材料；屏蔽高频磁场时，选择铜、铝等电阻率小的材料。如：在两导线间插入一接地导体，进行静电蔽体；对静电蔽体，加一块金属板就起作用，而对电磁屏蔽，板壁过簿时无效，同时也与屏蔽体的形状有关，注意如板壁过厚，又产生涡流，涡流形成反磁场，阻碍磁通进入屏蔽板。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，消除屏蔽体与内部电路的寄生电容，还要注意屏蔽体按“一点接地”的原则接地。 2.2信号通道干扰 信号通道形成的干扰主要是通讯、传感器等弱信号在传输过程中容易受到外界较强电气干扰，尤其是长距离的传输更容易受到干扰。这些干扰包括共模干扰和电磁感应干扰，在多对的信号电缆中还会相互干扰。因此，传输通道抗干扰措施对系统的影响是十分重要的，通常采取下列措施。 （1）硬件滤波：在信号加入到输入通道之前，可采用硬件低通滤波器滤除交流干扰，常用的低通滤波器有RC滤波器、LC滤波器及有源滤波器。RC滤波器结构简单，成本低，也不需要调整。但它的串模抑制比不够高，一般需要2～3级才能达到规定的滤波要求。LC滤波器的串模抑制比较高，但是存在电感成本高、体积大的缺点。有源滤波器用来滤除频率低于50 Hz的干扰信号。 （2）采用差动方式传送信号：利用差动方式传送信号，是抑制共模噪声的一个有效方法。由于差动放大器只对差动信号起放大作用，而对共模电压不起放大作用，因此能够抑制共模噪声的干扰，具有良好的抑制共模噪声的能力。 （3）采用屏蔽信号线：在精度要求高、干扰严重的场所，采用屏蔽信号线。常用的屏蔽层有铜网、铜带迭卷、铝聚酯树脂迭卷等，其中以铝聚酯树脂迭卷屏蔽效果最好。 （4）采用双绞线传送信号：把2根导线相互扭绞，电流流过2根导线时产生的磁场以相互扭绞时最小。节距越小，对串模干扰的抑制比越高。5T系统中采用五类或超五类双绞线。 （5）抑制长线传输干扰：在5T系统中，长线传输除了引起信号延迟和易受外界干扰外，还可能产生终端反射。如果传输线的终端阻抗和传输线的阻抗不匹配，入射波达到终端时会引起反射，反射波达到始端后，如果始端阻抗不匹配，又会引起新的反射。如此反复，在信号中引进许多干扰。因此，在信号的接收端安装合适的终端电阻器，使之和信号传输线的阻抗匹配。 （6）信号线的敷设：选择了合适的信号线，还要进行合理的敷设。否则，不仅达不到抗干扰的效果，反而会引进新的干扰。信号线的敷设要注意以下事项：①信号电缆与电源电缆必须分开，绝对避免信号线与电源线合用同一股电缆。②屏蔽信号线的屏蔽