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在数据采集器的使用过程中，一般会存在一些干扰，如磁场耦合干扰、静电干扰、电磁辐射干扰等。针对数据采集器的干扰，需要从数据采集器的硬件和软件设计时就采取措施实现有效的防范。
【关键词】干扰；抗干扰；硬件措施；软件措施
1 数据采集器干扰的主要来源
干扰的方式多种多样，主要有下面分类，分电导通路耦合干扰、为静电干扰、漏电耦合干扰、磁场耦合干扰、电磁辐射干扰等。对数据采集器干扰的来源进行分析和明确才能够在数据采集器设计过程中做好防范措施。
2 系统抗干扰的硬件措施
在数据采集器的抗干扰硬件措施方面，本研究将从电源系统抗干扰、模拟信号采集端的抗干扰设计和A/D 变换与D/A 变换干扰三个方面来进行。
2.1 电源系统的抗干扰
2.1.1 采用隔离变压器
数据采集系统和电网之间有不同的地线，干扰信号使两个输入端的电位相对某一公共端一起变化的。因此，在设计和应用时，要将寄生耦合干扰消除可以通过采用隔离变压器隔离数据采集系统地线和电网的地线的方法实现，提升数据采集系统和电网的抗共模抑制比能力。
2.1.2 采用电源低通滤波器
电源低通滤波器的使用是重要的硬件抗干扰措施。一般情况下，干扰通道的频率是大于电网的工作频率50赫兹的，采用低通滤波器只让低频信号通过，使用这种方法过程中，为了防止滤波器进入磁饱和状态，应该在滤波器前面增加布设一个大约50米厂的双绞线组成的分布参数噪声衰减器，，从而保证了低通滤波器能够在干扰进入前就实现了干扰的衰减作用。
2.1.3 采用交流稳压源
在数据采集系统中，通过足够输出功率的稳压源防止电源的过压和欠压。交流稳压源可以通过无源四端网络的干扰抑制器实现将尖峰干扰消除的目的。
2.1.4 供电系统要合理布线
为了使电磁干扰进一步的降低，需要科学合理的布线。
2.2 模拟信号采集端的抗干扰设计
由于本系统设计的数据采集器能够采集电压信号、电流信号、温度信号等不同类型的信号，需要采用线性光耦隔离放大器配置的方式实现模拟信号端采集抗干扰，从而在系统的硬件设计中就选择合适的、科学的线性光耦隔离放大器提升系统在实际运行中的抗干扰性能。当然，其他数据采集器也可以根据系统的实际情况采用变压器隔离放大器。
2.3 A/D 变换与D/A 变换干扰
本文采用的解决方法有连个方面：一是通过低通滤波除去输入A/D转化芯片模拟信号的高频干扰；二是通过连接A/D芯片和D/A芯片的高稳定性基准电压源输出端和基准电压源输入端。当然，A/D变换和D/A变化过程中采用抗干扰设计需要注意的问题就是禁止将A/D和D/A芯片的基准电压输入端直接与电源相连接，避免产生更大的干扰。
3 系统抗干扰的软件措施
3.1 數字滤波抗干扰技术
在数据采集器中的软件抗干扰措施中，数字滤波器抗干扰技术和程序正常运行技术等都是常用的软件措施。首先，由软件来代替硬件可以降低硬件故障。并且数字滤波器的高可靠性和稳定性也有效的避免了各回路之间的匹配问题。另外软件的灵活性和可操作性更高，实现滤波参数的改变，可以增强数字滤波器使用的实用性。包含的方法包括：中值法，算数平均法，加权平均滤波法和复合滤波法。
3.2 程序正常运行技术
3.2.1 采用拦截失控程序的方法
采用拦截失控程序的方法抗干扰，也是本文使用的主要软件抗干扰措施，主要体现在以下三个方面：一方面在采用C语言进行系统编程软件配置过程中可以较多的采用单字节指令，特别是在语言程序中的一些关键位置和区域将这些单字节的、有效的指令插入其中，通过这种多次重复有效的单字节指令的形式以对后面的指令进行保护，防止其被拆散，保证数据采集系统程序运行的正常化、稳定化；第二方面是将一些软件陷阱加入到系统设计中，通过设置软件陷阱防止PC值失控引发的CUP进入非程序区的情况下，将强制性指令引入到程序中的关键点不能从而使系统程序强制性的进入初始入口状态，从而推动了程序系统的CPU回归到程序区。本文采用每隔一段的方式设计了多个软件陷阱，有效的防止了干扰；三是进行软件复位，也就是当处理器进入到非程序区时，可以通过运行监控系统，从而保证了数据采集系统自动复位而重新初始化。
3.2.2 增加数据安全备份
本参数系统设计还增加了数据安全备份，以提升抗干扰性能。为了更好的实现数据备份，本数据采集智能仪器设备设置了三个存储区提供系统数据的备份，并且在数据系统中安装了外部RAM应用备份数据，为数据采集和分析提供了强大的数据备份功能。借助于三个内置的存储区和外部大容量的RAM将数据采集系统中需要永久保存的数据以表格的形式固化在EPRMOM，实现了对数据和表格的保护，防止程序逻辑混乱。编写了专门的数据保护子程序对数据提供进一步的保护。
3.2.3 采用主动初始化及数据冗余化技术
数据冗余化技术和主动初始化技术都本研究的数据采集系统设计过程中应用到的主要抗干扰措施。通过对使用的单片机中的各种功能端口设置和通过扩展器的状态和方式，从而保证数据采集器快速直接的实现各级系统的初始化。此外，为了提升系统检测能力对重要的数据增加冗余位，从而延长了数据和代码之间的汉敏距离也使系统的纠正错误能力得到提升。
3.2.4 采用片内软“看门狗”（WDT）与重复执行程序技术
由于本数据采集系统采用的是AD7891微处理芯片，在软件配置过程中配置了适当的程序编码构成了WDT，这就为数据采集系统发生异常的情况下及时有效的实现强制性的系统“软复位”，保持数据采集系统能够稳定的、正常的运行和工作。
3.2.5 对未使用的内存区的设置方法
在本次设计过程中，为了有效的防止程序计数器跳进没有使用的存储区引发进一步的误动作本次设计中未使用的存储区内加入“SWI”指令填充。这样就有效的防止了一旦PC值遭受破坏或者由于无操作进入到存储区，额会将SWI矢量设置到起始位置，从而防止了程序的错误，保证系统程序的正常运行。
4 结束语
本文对数据采集器的电流有效值的测量和抗干扰措施进行分析，探討了数据采集系统的干扰来源，分别从硬件措施和软件措施方面解决了电流有效值测量问题，从硬件和软件抗干扰措施方面探讨了数据采集系统的抗干扰措施。并且介绍了本数据采集智能仪表在硬件和软件设计时采取的抗干扰措施。
作者单位
新疆轻工职业技术学院 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830021
【关键词】干扰；抗干扰；硬件措施；软件措施
1 数据采集器干扰的主要来源
干扰的方式多种多样，主要有下面分类，分电导通路耦合干扰、为静电干扰、漏电耦合干扰、磁场耦合干扰、电磁辐射干扰等。对数据采集器干扰的来源进行分析和明确才能够在数据采集器设计过程中做好防范措施。
2 系统抗干扰的硬件措施
在数据采集器的抗干扰硬件措施方面，本研究将从电源系统抗干扰、模拟信号采集端的抗干扰设计和A/D 变换与D/A 变换干扰三个方面来进行。
2.1 电源系统的抗干扰
2.1.1 采用隔离变压器
数据采集系统和电网之间有不同的地线，干扰信号使两个输入端的电位相对某一公共端一起变化的。因此，在设计和应用时，要将寄生耦合干扰消除可以通过采用隔离变压器隔离数据采集系统地线和电网的地线的方法实现，提升数据采集系统和电网的抗共模抑制比能力。
2.1.2 采用电源低通滤波器
电源低通滤波器的使用是重要的硬件抗干扰措施。一般情况下，干扰通道的频率是大于电网的工作频率50赫兹的，采用低通滤波器只让低频信号通过，使用这种方法过程中，为了防止滤波器进入磁饱和状态，应该在滤波器前面增加布设一个大约50米厂的双绞线组成的分布参数噪声衰减器，，从而保证了低通滤波器能够在干扰进入前就实现了干扰的衰减作用。
2.1.3 采用交流稳压源
在数据采集系统中，通过足够输出功率的稳压源防止电源的过压和欠压。交流稳压源可以通过无源四端网络的干扰抑制器实现将尖峰干扰消除的目的。
2.1.4 供电系统要合理布线
为了使电磁干扰进一步的降低，需要科学合理的布线。
2.2 模拟信号采集端的抗干扰设计
由于本系统设计的数据采集器能够采集电压信号、电流信号、温度信号等不同类型的信号，需要采用线性光耦隔离放大器配置的方式实现模拟信号端采集抗干扰，从而在系统的硬件设计中就选择合适的、科学的线性光耦隔离放大器提升系统在实际运行中的抗干扰性能。当然，其他数据采集器也可以根据系统的实际情况采用变压器隔离放大器。
2.3 A/D 变换与D/A 变换干扰
本文采用的解决方法有连个方面：一是通过低通滤波除去输入A/D转化芯片模拟信号的高频干扰；二是通过连接A/D芯片和D/A芯片的高稳定性基准电压源输出端和基准电压源输入端。当然，A/D变换和D/A变化过程中采用抗干扰设计需要注意的问题就是禁止将A/D和D/A芯片的基准电压输入端直接与电源相连接，避免产生更大的干扰。
3 系统抗干扰的软件措施
3.1 數字滤波抗干扰技术
在数据采集器中的软件抗干扰措施中，数字滤波器抗干扰技术和程序正常运行技术等都是常用的软件措施。首先，由软件来代替硬件可以降低硬件故障。并且数字滤波器的高可靠性和稳定性也有效的避免了各回路之间的匹配问题。另外软件的灵活性和可操作性更高，实现滤波参数的改变，可以增强数字滤波器使用的实用性。包含的方法包括：中值法，算数平均法，加权平均滤波法和复合滤波法。
3.2 程序正常运行技术
3.2.1 采用拦截失控程序的方法
采用拦截失控程序的方法抗干扰，也是本文使用的主要软件抗干扰措施，主要体现在以下三个方面：一方面在采用C语言进行系统编程软件配置过程中可以较多的采用单字节指令，特别是在语言程序中的一些关键位置和区域将这些单字节的、有效的指令插入其中，通过这种多次重复有效的单字节指令的形式以对后面的指令进行保护，防止其被拆散，保证数据采集系统程序运行的正常化、稳定化；第二方面是将一些软件陷阱加入到系统设计中，通过设置软件陷阱防止PC值失控引发的CUP进入非程序区的情况下，将强制性指令引入到程序中的关键点不能从而使系统程序强制性的进入初始入口状态，从而推动了程序系统的CPU回归到程序区。本文采用每隔一段的方式设计了多个软件陷阱，有效的防止了干扰；三是进行软件复位，也就是当处理器进入到非程序区时，可以通过运行监控系统，从而保证了数据采集系统自动复位而重新初始化。
3.2.2 增加数据安全备份
本参数系统设计还增加了数据安全备份，以提升抗干扰性能。为了更好的实现数据备份，本数据采集智能仪器设备设置了三个存储区提供系统数据的备份，并且在数据系统中安装了外部RAM应用备份数据，为数据采集和分析提供了强大的数据备份功能。借助于三个内置的存储区和外部大容量的RAM将数据采集系统中需要永久保存的数据以表格的形式固化在EPRMOM，实现了对数据和表格的保护，防止程序逻辑混乱。编写了专门的数据保护子程序对数据提供进一步的保护。
3.2.3 采用主动初始化及数据冗余化技术
数据冗余化技术和主动初始化技术都本研究的数据采集系统设计过程中应用到的主要抗干扰措施。通过对使用的单片机中的各种功能端口设置和通过扩展器的状态和方式，从而保证数据采集器快速直接的实现各级系统的初始化。此外，为了提升系统检测能力对重要的数据增加冗余位，从而延长了数据和代码之间的汉敏距离也使系统的纠正错误能力得到提升。
3.2.4 采用片内软“看门狗”（WDT）与重复执行程序技术
由于本数据采集系统采用的是AD7891微处理芯片，在软件配置过程中配置了适当的程序编码构成了WDT，这就为数据采集系统发生异常的情况下及时有效的实现强制性的系统“软复位”，保持数据采集系统能够稳定的、正常的运行和工作。
3.2.5 对未使用的内存区的设置方法
在本次设计过程中，为了有效的防止程序计数器跳进没有使用的存储区引发进一步的误动作本次设计中未使用的存储区内加入“SWI”指令填充。这样就有效的防止了一旦PC值遭受破坏或者由于无操作进入到存储区，额会将SWI矢量设置到起始位置，从而防止了程序的错误，保证系统程序的正常运行。
4 结束语
本文对数据采集器的电流有效值的测量和抗干扰措施进行分析，探討了数据采集系统的干扰来源，分别从硬件措施和软件措施方面解决了电流有效值测量问题，从硬件和软件抗干扰措施方面探讨了数据采集系统的抗干扰措施。并且介绍了本数据采集智能仪表在硬件和软件设计时采取的抗干扰措施。
作者单位
新疆轻工职业技术学院 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830021