摘 要： 在修建高速公路、桥梁、高层建筑等许多建筑工程中，为了保证建筑质量，多采用混凝土配料控制系统，以保证混凝土的配比。混凝土配料控制系统主要由单片机和电子计量电路构成，在施工工地大型机械和电气设备使用比较普遍，干扰源较多。但混凝土电脑配料控制系统中的电子计量由于信号较弱，易于受到各种电磁干扰，从而影响计量的精度。在研制混凝土控制系统配料的过程中，分析各种干扰产生的原因，针对不同的干扰源采取了不同的抗干扰措施，取得了较好的效果。重点介绍了在混凝土配料控制系统的工作原理和在工作过程中遇到的各种干扰源产生的原因及采取的措施。
关键词： 干扰；精度；计量； 隔离；采样
混凝土的技术指标对于整个建筑工程的质量有着举足轻重的关系。为了保证混凝土的技术指标，提高工程的质量，必须保证混凝土配料的精度。但是由于电子计量在工作过程中受到大量干扰源的干扰，会严重影响计量的精度。保证配料的精度是电子计量的前提。因此，对产生干扰的干扰源的分析以及采取抗干扰的办法，在电子计量器的设计中必须给予充分的考虑。针对计量过程中出现的干扰现象，在设计过程中进行了分析，主要采取以下措施，取得了很好的效果。
1 电子计量的工作原理
拉力传感器将机械拉力转换成电信号，信号经过AD620放大电路放大，利用LM331的V/F转换功能，将电压信号转换为频率信号，通过光电耦合输入单片机，单片机通过对信号的处理、计算，根据配方的要求输出信号,经过光电隔离及驱动电路驱动继电器的动作，控制送料和出料电机的起停。其过程流程图如图1所示。
2 电子计量中干扰源的分析
拉力传感器输出的信号为毫伏级的微弱信号。需要通过信号放大才能进行V/F 转换，所以测量信号有很小的干扰，就可能产生很大的偏差。用于控制进料和出料的是大电流、大功率的电动机，混凝土配料的工作现场环境复杂、恶劣。因此存在大量的电磁干扰源。主要包括：
(1) 大电流、大功率电动机等用电设备的频繁启动、停止产生的电源波动，会对电路的供电电压产生干扰。
(2) 大电流、大功率电动机等用电设备产生的电场和磁场信号，对测量信号和频率信号产生很大的干扰。
(3) 由空间电磁辐射的干扰。例如：通讯工具的使用对测量信号也会产生干扰。
这些干扰信号的存在，必然会影响到电子计量器的精度，不采取有效的措施，很难保证设备稳定的工作。
3 抗干扰的原理及措施
干扰源、传输途径和对干扰信号敏感的接收电路，是产生电磁干扰的3个基本条件，并且只有同时具备3个条件时才产生干扰。如果消除其中任意一个条件，干扰也就自然消除了。抗干扰就是设法破坏其中的一个或几个产生干扰的基本条件。通常采取的方法是：
① 抑制噪声源，直接消除干扰产生的源头。
② 切断电磁干扰的传递途径，消除干扰源与受扰设备间的干扰耦合。
③ 增强受扰设备抵抗电磁干扰的能力，降低其对干扰信号的敏感性。
通过上面的分析，混凝土电子计量的工作现场，对噪声源进行抑制比较困难。因此，采用切断干扰的传递途径和增强受扰设备抵抗电磁干扰能力的方式比较合理。对此采取以下措施：
(1) 屏蔽是抑制空间干扰的主要措施，方法是利用屏蔽体切断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传递。
①对信号的传输通道选用屏蔽性能较好的屏蔽电缆，并良好接地。
②对电气控制柜的全金属壳体屏蔽，并将屏蔽罩进行良好接地，任何壳体间的绝缘都会导致干扰外逸。
③正确接地和合理布线。为切断电气线路对信号线的干扰耦合，布线的原则是交直流分开、强弱分开、模拟与数字信号分开。
(2) 电流采用隔离变压器。由电压、电流突变会在电源线和地线上产生脉冲干扰，根据有关方面的测试表明,这种干扰电压峰值由几百伏至几千伏不等，其频率为几百赫兹至两兆赫兹，其持续时间为干扰电压的1～3个周期，为此可采用抗干扰隔离变压器。这种变压器在绕制时将初级和次级分开绕制，并加屏蔽来减少其分布电容，以提高抗干扰能力。
(3) 对交流电源实行滤波。在220V交流电源通过隔离变压器后又加装了滤波电路如图2所示。
图2 中C2= 6 800 pF，C3= 1～10 LF 。这种滤波器对滤掉干扰频率有一定效果。因L对较高频率有一定的阻抗。而电容C，对高频阻抗小，可对干扰频率提供回路，故对滤除干扰很有效。
(4) 采用开关电源。当电源经整流滤波后，虽干扰电平经整流滤波器滤波，但一般电解电容的感抗分量对脉冲干扰较为显著，所以仍有余量耦合进入下一级。此级为振荡级，振荡则是利用元件的非线性饱和特性，对尖脉冲有较好的抑制作用，而且振荡频率近十万赫兹，其滤波则以高频滤波为主，无疑对尖脉冲有很好的抑制作用。因此开关电源的抗干扰能力强。目前，这种电源已得到广泛应用。
( 5) 微机与外设I/O采用隔离措施。用光电隔离措施，将外设与微机完全隔离，其信号通过光电耦合互通。
电源各自独立，不共地。来自现场传感器的是模拟信号的输入，模拟信号比较容易受到干扰。而输出信号引向受控部件，受控元件则是大电流的继电器，可将接收到的干扰电平传输到计算机接口电路，扰乱微机正常工作。因而可将输入输出信号进行隔离，与主机无电连接，微机相对外设处于浮空，如图3所示。
(6) 软件的抗干扰措施。由于干扰的途径复杂，频率杂散，因而较为顽固。所以，应多方面采取措施。除在硬件上积极消除干扰，软件也可采取数字滤波处理程序。
①取平均值法。适合于模数转换后的数据处理。方法是在一定时间范围内，对一点连续多次采样，然后对取得的数据计算其平均值。
②比较法。因干扰脉冲往往是规则且随机的脉冲电压和频率，而对数据的采集，对程序的运行是极短时间的破坏，其时间的持续一般是干扰电压1～3个周期。若在一定时间范围内分几次采集，然后对采集回的数据逐个比较，选取相同的数据为正确信号，能在很大程度上避开因干扰而采集回的数据发生错误。当然，也可能在这段时间内因干扰过强，比较不一而丢失数据，但这种机率是极小的。因干扰现象复杂而顽固，需采取硬件、软件双重措施来消除干扰。
