干扰问题是电气系统设计和使用过程中必须考虑的重要问题。在电气系统的工作环境中，如图1所示，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的起停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，重者会引起控制系统死机或误动作造成设备损坏或人身伤亡。
图1一、干扰的基本知识
1.干扰的来源
（1）外部干扰来自系统的外部，如电网的波动、大型用电设备的起停、电磁辐射等。
（2）内部干扰来自系统的内部，如系统的软件干扰、分布电容、多点接地等。
2.干扰的作用途径
（1）传导耦合干扰从导线进人电路。
（2）静电耦合干扰信号通过分布电容进行传递。
（3）电磁耦合在空间磁场中电路之间的互感耦合。
（4）公共阻抗耦合多个电路的电流流经同一公共阻抗时所产生的相互影响。
3.干扰的作用形式
（1）共模干扰在电路输人端相对公共接地点同时出现的干扰。
（2）串模干扰串联叠加在工作信号上的干扰。
4.电磁干扰的种类
（1）静电干扰大量物体表面都存在有静电电荷，特别是含有电气控制的相关设备。静电电荷会在系统中形成静电电场，静电电场会引起电路的电位发生变化，会通过电容耦合产生干扰。
（2）磁场耦合干扰磁场耦合干扰是指大电流周围磁场对电气设备回路耦合形成的干扰。动力线、电动机、发电机、电源变压器和继电器等都会产生这种磁场。
（3）漏电耦合干扰漏电耦合干扰是因绝缘电阻降低而由漏电流引起的干扰，多发生于工作条件比较恶劣的环境或器件性能退化、本身老化等情况下。
（4）共阻抗干扰共阻抗干扰是指电路各部分公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降相互耦合形成的干扰。
（5）电磁辐射干扰由各种大功率高频、中频发生装置，各种电火花以及电台、电视台等产生的高频电磁波向周围空间辐射，形成电磁辐射干扰。雷电和宇宙空间也会有电磁波干扰信号。
二、抑制干扰的措施
提高抗干扰能力的措施中，最理想的方法是抑制干扰源，使其不向外产生干扰或将其干扰影响限制在允许的范围之内。在产品开发和应用中，除了对一些重要的干扰源，主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在产品内设法抑制外来干扰的影响，以保证系统可靠地工作。抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件滤波等方法。
1.屏蔽
屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按照需要屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
（1）电场屏蔽电场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于存在电场耦合而产生的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作为屏蔽体。屏蔽体的结构应尽量完整、严密并保持良好的接地。良好接地是金属板产生电场屏蔽的先决条件，如不接地或接地不良，则可能产生比没有金属板时更严重的干扰。
（2）磁场屏蔽为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰，对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作为屏蔽体，并保证磁路畅通；对高频交变磁场，主要靠屏蔽体壳体上感生涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。屏蔽体选用的材料是良导体，如钢、铝等。变压器的磁场屏蔽如图2所示。
图2在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环。当漏磁通穿过短路环时，在铜环中感生涡流，因此会产生反磁通以抵消部分漏磁通，使变压器外的磁通减弱。屏蔽的效果与屏蔽层的数量和每层的厚度有关。
（3）电磁场屏蔽电磁场屏蔽用于抑制噪声源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰。电磁场屏蔽必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料。空间电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被大大衰减，从而起到屏蔽作用。
在如图3所示的同轴电缆中（1-芯线，2-绝缘体，3-外层导线，4-绝缘外皮），为防止信号在传输过程中受到电磁干扰，在电缆线中设置了屏蔽层。芯线电流产生的磁场被局限在外层导体和芯线之间的空间中，不会传播到同轴电缆以外的空间。而电缆外的磁场干扰信号在同轴电缆的芯线和外层导体中产生的干扰电势方向相同，使电流一个增大一个减小而相互抵消，总的电流增量为零。许多通信电缆还在外面包裹层导体薄膜以提高屏蔽外界电磁干扰的作用。
图32.隔离
隔离是指把干扰源与接收系统隔离开来，使有用信号正常传输，而干扰耦合通道被切斯，以达到抑制干扰的目的。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等。
（1）光电隔离光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端之间进行信号传输的，所用的器件是光耦合器。由于光耦合器在传输信息时，不是将其输人和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合的，因而具有较强的隔离和抗干扰能力，如图4所示。
图4（2）变压器隔离隔离变压器的类型有简单的隔离变压器、带屏蔽层的隔离变压器、超级隔离变压器，如图5所示。（图中：a-简单隔离变压器，b-带屏蔽层隔离变压器，c-超级隔离变压器）
图5对于交流信号的传输，一般使用变压器隔离干扰信号的办法，如图6所示。
隔离变压器也是常用的隔离部件，用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度。隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。
（3）继电器隔离继电器线圈和触点仅有机械上的联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接收电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离，如图7所示。由于继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。
图7实际使用中，继电器隔离只适合于开关量信号的传输。系统控制中，常用弱电开关信号控制继电器线圈，使继电器触点闭合或断开，而对应于线圈的触点则用于传递强电回路的某些信号。隔离用的继电器主要是一般小型电磁继电器或干簧继电器。
3.滤波
滤波技术用来抑制沿导线传输的传导干扰，主要用于电源干扰和信号线干扰抑制。滤波器是由电感、电容、电阻或铁氧体器件构成的频率选择性网络，可以插人传输线中，抑制不需要的频率进行传播。
（1）电源干扰抑制
1）采用电源滤波器抑制电源线传输电磁干扰。电源滤波器的作用是双向的，它不仅可以阻止电网中的噪声进人设备，也可以抑制设备产生的噪声污染电网。典型的电源线滤波器如图8所示。
图8电感L1和电感L2同时绕在一个磁心上，这两个电感在电流的通过上是互补的，用来衰减共模干扰；电容Cx被用来衰减差模干扰；电容Cy被用来衰减共模干扰。
2）采用吸收型滤波器抑制电源线中的快速瞬变脉冲串干扰。用于电磁噪声抑制的铁氧体是一种磁性材料，由铁、镍、锌氧化物混合而成，铁氧体般做成中空形，导线穿过其中，当导线中的电流穿过铁氧体时低频电流几乎可无衰减地通过，但高频电流却会受到很大的损耗，转变成热量散发，所以铁氧体和穿过其中的导线即成为吸收型低通滤波器，能有效抑制快速瞬变脉冲串干扰。根据不同的使用场合，铁氧体滤波器可以做成多种形式，图9列出了常用的10种形式。（图中：a-线磁珠，b-表面安装磁珠，c-多线磁珠，d-圆磁环，e-柱形磁环，f-矩形磁环，g-DIP接口磁板，h-分裂式圆电缆磁环，i-分裂式扁平磁环，j-穿孔磁环）。
图9（2）感性负载加吸收电路抑制瞬态噪声
系统中的感性负载如继电器、接触器、电磁阀、电机等在关断时会产生强烈的脉冲噪声，影响其他电路的正常工作，必须在感性负载处加吸收电路抑制瞬态噪声，其吸收电路的接线方法如图10所示。（图中：a-直流继电器线圈并联二极管，b-交流继电器、电磁阀等线圈并联RC灭弧器）
图10根据不同要求，感性负载两端也可并联电阻、压敏电阻、稳压二极管等吸收回路，但RC吸收回路具有很好的抑制作用，推荐采用RC(灭弧器)进行吸收，灭弧器应尽量靠近感性负载进行安装。
4.接地
将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(大地)实现低阻抗的连接，称之为接地。
（1）安全接地为了保护人身和设备的安全，免遭雷击、漏电、静电等危害，把电气设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中漏电时，不致影响人身安全，这种接地称为安全接地。安全接地有“TT”、“IN-S”和“TN-C”接地型式。
（2）工作接地为了保证设备的正常工作，如直流电源常需要有一极接地，作为参考零电位，其他极与之比较，例如±15V、±5V、±24V等。信号传输也常需要有一根线接地，作为基准电位或为了抑制干扰(如屏蔽接地)这种接地称为工作接地。
工作接地方式有浮地、单点接地和多点接地形式。
5.软件滤波
用软件来识别有用心号和干扰信号并滤除干扰信号的方法称为软件滤波。
（1）软件“陷阱”从软件的运行来看，瞬时电磁干扰可能会使CPU偏离预定的程序指针，进人未使用的RAM区和ROM区，引起一此莫名其妙的现象，其中死循环和程序“飞掉”是常见的。为了有效地排除这种干扰故障，常采用软件“陷阱”法。这种方法的基本指导思想是，把系统存储器(RAM和ROM)中没有使用的单元用某一种重新启动的代码指令填满，作为软件“陷阱”，以捕获“飞掉”的程序。般当CPU执行该条指令时，程序就自动转到某起始地址，使系统重新投人正常运行。
（图片来源网络）（2）软件“看门狗”“看门狗”(Watchdog)就是用硬件(或软件)的办法使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检在这段程序或接口时，可以认定系统运行出错(干扰发生)，可通过软件进行系统复位或按事先预定的方式运行。“看门狗”是工业控制机普遍采用的一种软件抗干扰措施。当侵人的尖峰电磁干扰使计算机程序“飞掉”时，“看门狗”能够帮助系统自动恢复正常运行。
三、消除干扰的方法
1.合理选择接地
许多产品，从设计思想到具体电路原理都是比较完美的，但在工作现场却经常无法正常工作，暴露出许多由于工艺安装不合理带来的问题，从而使系统容易受到干扰。对此必须引起足够的重视，如在选择正确的接地方式方面要考虑交流接地点与直流接地点的分离，保证逻辑地浮空(是指控制装置的逻辑地和大地之间不用导体连接)保证机身、机柜的安全地的接地质量，其至分离模拟电路的接地和数字电路的接地等等。
2.合理选择电源
合理选择电源对系统的抗干扰能力也是至关重要的。电源是引进外部干扰的重要因素。实践证明，通过电源引入的干扰噪声是多途径的，如控制装置中各类开关的频繁闭合或断开，各类电感线圈(包括电机、继电器、接触器以及电磁阀等)的瞬时通断，品闸管电源及高频、中频电源等系统中开关器件的导通和截止等都会引起干扰，这些干扰幅值可达瞬时千伏级，而且古有很宽的频率。显而易见，要思完全抑制如此宽频带范围的干扰，必须对交流电源和直流电源同时采取措施。
大量实践表明，采用压敏电阻和低通滤波器可使额率范围在20kHz-MHz之间的干扰大大衰减；采用隔离变压器和电源变压器的屏蔽层可以消除20kHz以下的干扰；而为了消除交流电网电压缓慢变化对控制系统造成的影响，可采取交流稳压等措施。
3.合理布局
对设备及系统的各个部分进行合理的布局，能有效地防止电磁干扰的危害。合理布局的基本原则是使干扰源与干扰对象尽可能远离，输人和输出端口妥善分离，高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别敷设等。
在企业环境的各设备之间也存在合理布局的问题。不同设备对环境的干扰类型、干扰强度不同，抗干扰能力和精度也不同，因此，在设备位置布置上要考虑设备分类和环境处理。如精密检测仪器应放置在恒温环境并远离有机械冲击的场所，弱电仪器应考率工作环境的电磁干扰强度等。
一般来说，除了上述方案以外，还应在安装、布线等方面采取严格的工艺措施，如布线上注意整个系统导线的分类布置、接插件的可靠安装与良好接触，注意焊接质量等。