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摘要：随着科学技术的不断发展，机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。本文针对机电一体化系统在工业应用环境运行时，系统受到的干扰问题，进行了一定的分析，并提出了一些具体的解决办法。
关键词：机电一体化；系统；抗干扰措施
现代科学技术的不断发展，机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，还将被赋予新的内容。机电一体化系统是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统。机电一体化系统投入工业应用环境运行时，系统总会受到电网、空间与周围环境干扰。若系统抵御不住干扰的冲击，各电气功能模块将不能进行正常的工作，微机系统往往会因干扰产生程序“跑飞”，传感器模块将会输出伪信号，功率驱动模块将会输出畸变的驱动信号，使执行机构动作失常，最终导致系统产生故障，甚至瘫痪。
一、机电一体化系统的干扰源
从干扰窜入系统的渠道来看，系统所受到的干扰源分为供电干扰、过程通道干扰、场干扰等等。
1.1供电干扰。大功率设备会造成电网的严重污染，使得电网电压大幅度地涨落、浪涌，大功率开关的通断，电动机的启停等原因，电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。据统计，电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起CPU误动作及数据丢失占各种干扰的90％以上。
1.2过程通道干扰。过程通道干扰主要来源于长线传输。当系统中有电气设备漏电，接地系统不完善，或者传感器测量部件绝缘不好等，以及各通道的传输线如果处于同根电缆或捆扎在一起，尤其是将信号线与交流电源线处于同一根管道时，产生的共模或差模电压都会影响系统，使系统无法工作。
1.3场干扰。系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场，如太阳及天体辐射；广播、电话、通讯发射台的电磁波；周围中频设备发出的电磁辐射等。这些场干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。
二、抗供电干扰的措施
1.配电系统的抗干扰
抑制供电干扰首先从配电系统上采取措施。其次可采用分立式供电方案，就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电，这样就减少了集中供电的危险性，而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合，提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。另外，交流电的引入线应采用粗导线，直流输出线应采用双绞线，扭绞的螺距要小，并尽可能缩短配线长度。
2.利用电源监视电路
在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的，但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电，特别是后者属于恶性干扰，可能产生严重的事故。因此应采取进一步的保护性措施，即使用电源监视电路。电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能；及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。
3过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰，主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。
3.1光电隔离。利用光电耦合器的电流传输特性，在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来，这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。
3.2双绞线传输。在长线传输中，双绞线是较常用的一种传输线，与同轴电缆相比，虽然频带较窄，但阻抗高，降低了共模干扰。由于双绞线构成的各个环路，改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。
3.3阻抗匹配。长线传输时，若收发两端的阻抗不匹配，则会产生信号反射，使信号失真，其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。
3.4电流传输。长线传输时，用电流传输代替电压传输，可获得较好的抗干扰能力。
3.5合理布线。强电馈线必须单独走线，强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。
4软件抗干扰技术
各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中，导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果，虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施，但仍然不能保证微机系统正常工作。因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为，实施软件抗干扰的必要条件是：（1）在干扰的作用下，微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁，或易损坏的单元设置有监测状态可查询。（2）系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。（3）RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立，并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。
抑制数据采样的干扰可采用：数字滤波，宽度判断抗尖峰脉冲干扰等办法，也可采用重复检查法，偏差判断法来检查判断是否有干扰信号。而程序运行失常的软件抗干扰措施一般有：（1）设置WATCHDOG功能，由硬件配合，监视软件的运行情况，遇到故障进行相应的处理.（2）设置软件陷阱，当程序指针失控而使程序进入非程序空间时，在该空间中设置拦截指令，使程序进入陷阱，然后强迫其转入初始状态。
5.接口电路的抗干扰措施
在控制器与执行元件之间的驱动接口电路中，少不了由弱电转强电的电感性负载，以及用来通、断电感负载的触点，这些都是产生强电干扰的干扰源。对于这种干扰，首先是采取吸收的方法，抑制其产生，然后采取隔离的方法，阻断其传导。这种强电干扰，也会通过电磁感应影响控制器与检测传感器之间的转换接口电路。对于这种干扰以及从空间感应受到的其他辐射干扰，也常采取隔离的办法，以免通过转换接口进入控制器。
（1）采用RC电路或二极管和稳压二极管吸收在电感负载断开时产生的过电压，以消除强电干扰。
（2）采用光隔离措施以防止驱动接口中的强电干扰及其他干扰信号进入控制器。如图3所示，VL为光耦合器，信号在其中单向传输，其输入端与输出端之间的寄生电容很小，绝缘电阻又非常大，因此干扰信号很难从输出端反馈到输入端，从而起到隔离作用。
（3）转换接口的隔离：为了防止各种干扰影响由检测传感器传来的较弱的模拟信号，通常采用差动式运算放大器来隔离干扰信号，其原理如图4所示。这种放大器的输出信号决定于两个输入端的电位差，即Up－Ui，而干扰信号的相位和大小对两个输入端来说是相同的，因此干扰信号就被抵消了。
（4）对于近距离的检测传感器发出的数字或脉冲信号，不必再经过放大，可采用图5所示的抗干扰电路。由R和C组成滤波器，滤去高频干扰。由于经过RC滤波后的脉冲信号往往有脉动和抖动为了改善脉冲前沿，故增加了一级整形电路。
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