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原文地址：数据采集与处理系统的抗干扰措施
1. 引言：
随着计算机技术、电磁兼容技术、传感器技术和信息技术的飞速发展和普及，数据采集与处理系统也越来越得到了广泛的应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记号，为提高产品质量、降低生产成本提供信息和手段；在科学研究中，应用这一系统可获得大量的动态信号，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域，数据采集与处理越及时，工作效率、性能价格比就越高，取得的经济效益就越好。
简而言之，数据采集与处理系统就是将外部的模拟信号经采用放大调理等处理后由A/D转换系统转换为数字信号，再送至计算机进行处理。一个完整的数据采集系统由传感器、信号处理电路（放大、滤波）、多路模拟开关（AMUX）、采样保持电路（S/H）、A/D转换器（ADC）、I/O接口和计算机共同构成。除去传感器和信号处理电路外，其余部分也称为A/D通道或模拟通道。图一是一般的数据采集系统的构成框图。计算机在对采集数据进行分析处理后，还可以通过反馈电路实时控制系统运行。
实际应用中，当模拟信号为直流或低频信号时，通常不必用采样保持器。如果模拟信号只有一路，也不必采用多通道模拟开关。而且有的A/D转换器本身具备多通道输入功能（如ADC0809等）。一般高速数据采集可采用DMA方式或中断方式，低速数据采集可则采用查询方式。
在设计数据采集和处理系统中，选择各硬件部分合理组装，同时还要考虑利用软件控制实现系统设计的特定功能。完整的合乎要求的数据采集处理系统必是硬件与软件的恰当组合而成。软件控制就要利用到虚拟仪器的概念和技术。在虚拟仪器系统中，软件是整个仪器系统的关键，可以通过修改软件的方法，改变、增减仪器系统的功能和规模。一般来说，软件结构可分为：主模块、虚拟信号源模块、虚拟示波器模块、虚拟信号调理模块、虚拟信号采集器模块、虚拟数字表模块、现场监视模块等。就是说，将数据采集处理的硬件的部分功能采用软件来实现了。图2是软件设计的程序流程图。
以上各模块中，除必要的硬件之外，主要靠软件实现它的功能，因此简化了硬件资源，它们既相互独立又相互联系，通过应用程序提供的仪器硬件接口，用户可以以透明的方式来操作仪器硬件。
系统设计的程序控制，无论是大学实验室，还是企业车间，比较流行的图形化编程虚拟仪器控制软件是美国NI公司的功能强大的LabVIEW软件。LabVIEW简化了编程过程，给予用户更多的灵活性。编程者无须知道数据采集卡的硬件知识，只要了解和掌握其驱动程序的功能，就能利用LabVIEW进行数据程序的开发，同时LabVIEW简单的编写语言和易于掌握的控制控件，使用户从繁重程序编写中解脱出来，将更多的精力投入到实验测试、数据分析和处理中。
数据采集与处理系统的工作现场一般较恶劣，弥散着各种干扰（来自系统内部和外部的），这些干扰会对有用信号产生不良干扰，通常称之为噪声。当被测信号很微弱时，就会被噪声“淹没”掉，导致很大的数据采集与处理误差，降低信号的质量，可靠性降低，还可能造成破坏电路的正常功能,造成逻辑关系混乱,控制失灵。因此，噪声是数据采集与处理的主要障碍之一，为了能精确地采集与处理数据，必须考虑到存在的各种干扰对系统的影响，把抗干扰问题作为系统设计的一个至关重要的内容，从软、硬件设计以及EDA仿真技术三个方面采取相应的措施以增强系统的抗干扰能力。在阐述各种抗干扰措施之前，先对数据采集处理过程中可能出现的各种干扰源做一归纳，以便针对各种特定的干扰采取合理的抗干扰方案。
2.干扰的主要来源
干扰一般以脉冲形式进入数据采集系统。按照不同的标准，可以对干扰有不同的划分。对干扰来源的清晰了解，才能方便我们采取合理的抗干扰措施，以提高数据采集与处理系统的准确性和稳定性。
2.1. 从干扰的来源划分
2.1.1. 内部干扰
指系统的内部电子电路的各种干扰，如元器件的老化引起的参数变化，以及电阻的热噪声，晶体管、场效应管等器件内部分配噪声和闪烁噪声，放大电路正反馈引起的自激振荡等。
2.1.2. 外部干扰
指外界串入系统内的各种干扰。如电动机电刷引起的电火花，其它设备的脉冲开关接触所产生的电磁信号，自然界的雷电、宇宙辐射的电磁波等。
2.2. 按干扰的出现规律划分
2.2.1. 固定干扰
指系统附近固定的电气设备运行时发出的干扰。如邻近的“强电”设备的启停所引入的一个固定时刻的干扰。
2.2.2. 半固定干扰
指某些偶然使用的电气设备（如行车、电钻等）引起的干扰，有可预测性。
2.2.3. 随机干扰
指偶然性干扰，如闪电、供电系统继电保护的动作等干扰，难以预测发生时刻。
2.3. 从干扰产生和传播的方式分类
2.3.1. 静电干扰
指电场通过电容耦合的干扰，是由于元器件及导线之间的寄生电容所产生的。此外，也包括化纤、纤维之间的摩擦而使人体带电，从而由人体对电子设备所产生的干扰。
2.3.2. 磁场耦合干扰
是一种感应干扰，由于动力线、变压器、电动机、继电器、电风扇等产生的交变磁场穿过传输线或闭合导线形成的回路，而在传输线上或闭合导线上感应出的交流干扰电压。
2.3.3. 电磁辐射干扰
由各种大功率高频、中频发生装置及电火花产生的高频电磁波向周围空间辐射产生的干扰。
2.3.4. 电导通路耦合干扰
指电导通路由于接地电位的不同而在各单元回路之间的公共阻抗上产生的干扰。由于是多接地点，会在接地环路上形成环行电流，这种环行电流通过接地环路阻抗把瞬态噪声干扰耦合到下一级电路。
2.3.5. 漏电耦合干扰
是由于仪器内部的电路绝缘不良，而出现的漏电流引起的电阻耦合产生的干扰；也可能是由高输入阻抗器件组成的系统，因其阻抗与电路板绝缘电阻可以相比拟，通过电路板产生漏电流而形成的干扰。
2.4. 从干扰输入信号的关系划分
2.4.1. 串模（差模）干扰
串模干扰是指干扰信号与被测信号串联在一起，它成为被测信号的一部分，被送到放大器进行放大，影响很大，会使数据采集与处理系统的两个输入端电压发生变化。产生的原因：外部高压供电线交变电磁场通过寄生电容耦合进传感器一端；电源交变电磁场对传感器一端的漏电流耦合。串模干扰表现为两种方式：一是串模干扰等效为串联电压源形式（当干扰源的等效内阻较小时）；二是串模干扰等效为并联电流源形式（当干扰源等效内阻较大时）。针对具体情况可采用双绞线信号传输线、传感器耦合端加滤波器、金属隔离线、屏蔽等措施来消除差模干扰。各种抗干扰措施下面会有具体论述。
2.4.2. 共模干扰
共模干扰指在信号地和仪器地（大地）之间的干扰。产生的原因：①在数据采集系统附近有大功率的电器设备，电磁场以电感或电容形式耦合到传感器和传输导线中；②电源绝缘不良而引起的漏电或三相动力电网负载不平衡致使零线有较大的电流时，存在着较大的地电流和地电位差。如果系统有两个以上的接地点，则地电位差就会造成共模干扰；③电气设备的绝缘性能不良时，动力电源会通过漏电阻耦合到数据采集系统的信号回路，形成干扰；④在交流供电的仪器中，交流电会通过原、副边绕组间的寄生电容、整流滤波电路、信号电路与地之间的寄生电容到地构成回路，形成干扰。共模干扰产生的抑制是有效地隔离两个地之间的电联系，以及采用被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
2.5. 软件方面的干扰源
一个完整的数据采集与处理系统需要软件部分和硬件部分密切配合。“软件即仪器。”事实上，软件在系统构建过程中的比重越来越明显。虚拟仪器技术的发展也越来越活跃。软件可以避免硬件的各种物理干扰，参数调整便捷，但软件在对采集数据进行处理过程中也会引入其它的干扰和误差，影响采集精度和效率。主要表现在以下几个方面：①不正确的算法产生错误的结果，最主要的原因是由于计算机处理器中的程序指数运算是近似计算，产生的结果有时有较大的误差，容易产生误动作；②由于计算机的精度不高，而加减法运算时要对阶，大数“吃掉”了小数，产生了误差积累，导致下溢的出现，也是噪声的来源之一；③由于计算机处理器是高速数字器件，所以它的运算器、控制器及控制寄存器易受电磁干扰。前面所述硬件受到的干扰引起的计算机出现的诸如：程序计数器PC值变化、数据采集误差增大、控制状态失灵、RAM数据受干扰发生变化以及系统出现“死锁”等现象。
3.系统抗干扰的硬件措施
针对上面对系统干扰来源的分析，我们首先讨论系统抗干扰的各种硬件措施，下面我们还会探讨一些软件抗干扰措施。硬件抗干扰措施总的方针是：屏蔽、接地、滤波、隔离与吸收。一般情况下，空间干扰在强度上远小于其它渠道进入的干扰，且可用良好的屏蔽与正确的接地、滤波器滤波加以有效解决。所以数据采集系统中应重点防止电源系统与过程通道的干扰。系统各部分干扰源会有所侧重，影响不同，故采取的抗干扰措施会有所差别。下面分别对系统的各个部分抗干扰措施进行介绍：
3.1. 电源系统的抗干扰
微机系统中危害最严重的干扰来源于电源。系统中的设备大多数使用220V，50Hz的市电，由于电网的频率与电压波动较大，会直接对数据采集系统产生干扰，正确配置机内、外电源,消除来自电源的干扰，可采取以下一些措施：
3.1.1. 采用隔离变压器
由于数据采集系统与电网分别有各自的地线，如直接把两者相连，它们的地线之间存在电位差，会形成环流，造成共模干扰，采用隔离变压器将两者隔离来消除主、次级间的寄生耦合干扰,提高其抗共模抑制比能力。隔离前与隔离后应分别采用两组互相独立的电源，以切断两部分的地线联系。高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合，而是靠初次级间寄生电容耦合，因此，为了消除高频噪声，可将变压器的初、次级之间用静电屏蔽层隔离，并且接地。这样寄生电容减少了，抗共模干扰能力提高。
需要注意的是，采用隔离变压器断开地环路适用于50Hz以上的信号，在低频特别是超低频时非常不合适。因为变压器为了要能传输低频信号，必然要有很大电感和体积，一、二次绕组间就会有较大的寄生电容，共模信号就会通过变压器一、二次间的寄生电容而在负载上形成干扰。当信号频率很低，或共模电压很高，或要求漏电流非常小时，常在信号源和检测系统输入通道之间（通常在输入通道前端）插入一个隔离放大器。
3.1.2. 采用电源低通滤波器
由于电网的干扰大部分是高次谐波，在电源入口端接低通滤波器或双T型滤波器来滤除大于50Hz的高次谐波，保证50Hz基波通过，改善电源的性能。为了防止滤波器进入磁饱和，应在滤波器前面加设一个分布参数噪声衰减器（它由近50米长的双绞线组成），以便在干扰进入低通滤波器前加以衰减。
使用低通滤波器时应注意一下几点：①低通滤波器本身应屏蔽，且屏蔽盒与系统的机壳要保护良好的接触；②为减少耦合，所用导线要靠近地面走线；③滤波器的输入与输出端要进行隔离；④滤波器的位置应尽量靠近需要滤波的地方，其间的连线也要进行屏蔽；⑤用先进的磁粉芯材料构成电源滤波器；⑥在低压下，当滤波电路载有大电流时，宜采用小电感和大电容构成的滤波网络；当滤波电路处于高压下工作时，则应采用小电容和允许的最大电感构成的滤波网络。
3.1.3. 采用交流稳压源
为防止电源的过压与欠压，必须采用有足够输出功率的稳压源。交流稳压源能把输出波形畸变控制在5%以内，还可以对负载短路起限流保护作用，提高系统的稳定性。也可以利用干扰抑制器（一种无源四端网络）来消除尖峰干扰。
3.1.4. 系统分别供电
将数据采集系统与感性设备的供电系统分开，以避免在供电线路之间出现相互干扰。
3.1.5. 采用电源模块单独供电
现代芯片制造技术发展很快，各种电源模块层出不穷，如：UPS（不间断电源）、DC-DC、三端稳压等模块。采用单独供电有以下一些优点：①每个电源模块单独对相应板卡进行电压过载保护，不会因为某个稳压器的故障使系统瘫痪；②有利于减小公共阻抗的相互耦合及公共电源的相互耦合，大大提高供电系统的可靠性，也有助于电源的散热；③总线上电压的变化，不会影响板卡上的电压，有助于提高板卡的工作可靠性。
3.1.6. 供电系统要合理布线
合理的布线能进一步有效防止电磁干扰。数据采集系统的电源引入线和输出线以及公共线的布置要遵循以下几点：①从电源引入口经开关器件至低通滤波器之间的馈线尽量用粗线；②电源后面的一段均应用双绞线或同轴电缆作信号线且要短（长线传输易受外界干扰具有信号延时，会出现波反射现象；为消除反射，需要阻抗匹配）；③尽量避免公共线，若不能避免，则必须把公共线加粗以降低阻抗；④感性负载驱动线、非稳压的直流线应分开布线；⑤干扰源与被干扰对象尽可能远离；⑥高电平电缆与低电平电缆分别铺设；⑦输入与输出端口妥善分离；⑧强电馈线必须单独走线；⑨强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向等。
3.1.7. 采用屏蔽技术
前面列举的各种抗干扰措施已提到需配合使用屏蔽技术，如对隔离的各部分再进行屏蔽。屏蔽是抑制空间场干扰的主要措施,它是利用屏蔽体切断或削弱干扰场的空间耦合通道,阻止其电磁能量传递。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效地对付电磁波的干扰。屏蔽体以反射方式和吸收方式来削弱电磁波，从而形成对电磁波的屏蔽作用。屏蔽可以分为静电屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。其中电磁场屏蔽同时兼有抗电磁干扰和抗辐射干扰能力,即同时具有磁场屏蔽和静电屏蔽的功能。
静电屏蔽：低电阻金属盒罩住干扰源，且将金属盒接地，则可切断干扰源通过分布电容耦合通道引起的电场干扰。屏蔽盒应有良好的接地，伸出屏蔽盒以外的线应越短越好。在电源变压器的一、二次绕组间插入一个梳齿行薄铜皮并将它接地，以此来防止两绕组间的静电耦合。
电磁屏蔽：主要是抑制高频电磁场的干扰。它采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体内产生反方向的涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。为了兼顾静电屏蔽作用，屏蔽罩应接地。
磁场屏蔽：在低频磁场干扰下，采用高导磁材料（如玻莫合金）作屏蔽层以便将干扰磁力线限制在磁阻很小的磁屏蔽体内部，防止其干扰作用。
需要注意一点，为了消除屏蔽体与内部电路的寄生电容，屏蔽体应按“一点接地”的原则接地。
3.1.8. 其它的一些技术
采用气体放电管、压敏电阻、抑制二极管（TVS）等元件进行保护，也可在设备的外壳涂屏蔽层、加金属纤维等办法。
3.2. 数据采集卡、计算机、多路开关、A/D转换器及传感器之间的抗干扰
这部分的一些抗干扰方法与电源的抗干扰方法有共性，所以只将不同的地方作介绍。
3.2.1. 采用隔离技术
隔离主要是用变压器或光电耦合器等把模拟电路与数字电路或模拟电路的低电平部分与高电平部分在电气上进行隔离，能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，大大提高过程通道上的信噪比。常用的隔离技术有：变压器隔离、光电耦合隔离、隔离放大器隔离（电磁隔离）。对于这些隔离技术，前面在电源部分的抗干扰措施中已有部分论述。
光电耦合隔离器是目前数据采集处理系统中最常用的一种抗干扰方法，不仅把开关状态送至主机数据口，而且实现了外部与计算机的完全电隔离，地电流环路可完全断开。这种“电-光-电”转换在完全密封条件下进行，不会受到外界光的影响，因此两电路之间的地电位差就再不会形成干扰了，起到了很好的抗共模干扰作用。光电耦合器具有信号单向传输、无触点、共模抑制比大、易与逻辑电路配合等特点,足以抑制数字系统对模拟信号特别是弱小信号状态下的干扰。
光电耦合器的输入阻抗很低，其值一般在100~1000之间，而干扰源的内阻一般很大，通常为105~106Ω。根据分压原理可知，这时能馈送到光电耦合器输入端的噪声自然很小，只能形成微弱电流，不足以激发光电晶体管工作，从而被抑制掉。所以说光耦具有良好的性能和抗干扰能力，防止共模电压耦合、共地阻抗耦合及过压共模瞬态影响。对于数字信号，光耦最为理想；对于模拟信号，发光体与接收体的线性问题使其动态范围和功率受到影响。不过合理的反馈电路改善其线性，目前市场上已有比较好的线性光耦元件，如HCNR200，HCNR201等，可以用来做模拟信号间的隔离。
需要强调指出的是，光耦元件的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，否则隔离作用就失去意义。
对于一个有多路模拟信号输入的系统来说,模拟输入通道之间的高共模干扰所引起的影响还需要用增设电磁隔离放大器等方式来解决。隔离放大器集成电路可传输优质的模拟信号，但对功率传输受限制。至于变压器隔离，这里不再赘述。
3.2.2. 采用滤波器滤除干扰
在信号传输线上加滤波器（前面已提到）。但要注意，对于微弱信号因为被衰减的大，所以不采用。
3.2.3. 采用浮置措施抑制干扰
即数据采集电路的模拟信号不接机壳或大地，阻断干扰电流的通路。
浮置与屏蔽接地相反，浮置是阻断干扰电流的通路，明显地加大了系统的信号放大器公共线与地（或外壳）之间的阻抗，减少了共模干扰电流。
另外，长线的“浮置”，去掉了长线两端间的公共底地线，有效地消除了各逻辑电路的电流流经公共地线时所产生的噪声电压相互串扰，有效地解决了长线驱动和阻抗匹配等问题，同时可防止受控设备短路时保护系统不受损坏。
3.2.4. 双绞线/屏蔽线/扁平带状电缆传输
采用双绞线/屏蔽线/扁平带状电缆传输消除由线间电磁感应引起的串扰。
双绞线抑制电磁感应干扰，与同轴电缆相比，虽然频带较差，但抗共模噪声能力强；屏蔽线是在信号线外包裹一层铜质屏蔽层，具有抑制静电干扰作用，屏蔽层要一端接地，另一端悬空；扁平带状电缆只适于短距离传输，最好采用双端传送信号的方法。当单端传送信号时，每条信号线都应配一条接地线。
在铺设传输线过程中，需要考虑传输线的阻抗匹配问题。阻抗不匹配的传输线会产生反射，使信号失真，其危害程度与系统的工作速度及传输线的长度有关。进行阻抗匹配，须估算出传输线的特性阻抗（示波器观察方法可大致测定其特性阻抗大小）。
3.3. 印刷电路板的抗干扰
在应用系统设计中,为加快研制开发速度,提高性能指标,增强可靠性,往往选用标准模板按“总体设计—模块选择—积木式组装—分调—总调—现场运行”的模式进行。
总线底板(母板)的功能是把系统内各功能模板间的数据线、地址线、控制线互相连接,并通过底板上的电源线(面)为各功能模板提供系统电源。理论上要求尽可能降低总线底板阻抗,使高频脉冲信号通过时不致产生失真。底板总线上信号的任何失真都被视为噪声干扰。
选用高性能的四层总线底板,这种新型底板将中间两层印刷电路面分别用作大面积的电源面和地线面。同时底板上各信号线之间也用地线进行隔离以降低线间分布电容引起的串扰。并且采用多点与内层地线面相连接的技术。同时主板上需用电源的总线插座都可以就近与电源面及地线面连接,从而缩短了连线长度并降低了阻抗及电压降。该主板信号线的特征阻抗值已与总线驱动器的输出阻抗值相接近,使后者能向信号线提供更为充裕的信号驱动功率。
电路板布线的一些原则：合理布置板上的元器件，插脚；制作电路时，模拟电路部分和数字电路部分应分开，避免混合交叉走线，尽量走直线；电源线要宽；模拟电路的连接线应尽可能短，并尽量使信号流向一致；弱电平信号电路原则上采用一点接地，同时避免和高电平电路在同一点接地，尤其要注意的是模拟电路部分的模拟地和数字电路部分的数字地仅在一点相接，避免多点接触；对印刷电路板同样要采用屏蔽方法等。
3.4. 接地技术
“地”是电路或系统中为各个信号提供参考电位的一个等电位点或等电位面。所谓“接地”就是将某点与一个等电位点或等电位面之间用低电阻导体连接起来，构成一个基准电位。数据采集处理系统的地线种类有：①信号地（传感器本身的零电位基准线）；②模拟地（模拟信号的参考点）；③数字地（数字信号的参考点）；④负载地（大功率负载或感性负载的地线，噪声地）；⑤系统地（整个系统的统一参考电位）。
接地设计的两个基本要求是：①消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压；②避免形成接地环路，引进共模干扰。
接地应遵循的原则为：①一点地原则：低频电路（低于1MHz）在输入端一点接地，避免共模干扰。电路中的数字地与模拟地仅在一点相连；②多点地原则：高频电路（高于10MHz），接地线越短越好，且每个电路应就近接地，以避免“长线传输”引入的干扰；③不同性质接地线的连线原则：应将弱信号模拟、数字电路和大功率驱动地线分开，模拟地与数字地分开，高电平数字地与低电平信号分开，各个子系统地只在电源供电处才相接成一点入地，交流电源地线应和保护地线相连；④接地线应尽量加粗原则：尽可能减少地线电阻（支线宽度通常不小于2~3mm，干线宽度不小于8~10mm），但又不能随意增大地线面积，以免增大电路和地线之间的寄生电容；⑤屏蔽层接地要慎重，应遵守单点接地原则，以避免在屏蔽层与地之间的回路电流通过屏蔽层与信号线间的电容产生对信号线的干扰，若信号源端接地，接收端放大器浮地，则屏蔽层在信号源端接地，反之在放大器端接地；⑥远距离传输，通过隔离办法把地分开，如采用变压器隔离技术、光电隔离技术或无线通信技术。
4.系统抗干扰的软件措施
硬件抗干扰措施具有很好的效果，在现场得到广泛的应用。缺点是使保护系统的硬件增加，结构组成复杂，投资增大，组成系统时要考虑相互匹配等问题。成本和系统简洁性考虑，并不是所有干扰都适宜用硬件抗干扰措施，且硬件抗干扰措施不能完全阻止干扰串入系统，因而需软件抗干扰措施。
软件抗干扰技术是当系统受到干扰后使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法，是通过一定的计算程序减少干扰在有用信号中的比重，实质上是一种程序滤波。因此，软件抗干扰是被动措施，而硬件抗干扰是主动措施。但由于软件是用程序实现的，设计灵活，不需要增加硬件设备，且可以多个输入通道“共用”一个程序节省硬件资源，所以软件抗干扰技术越来越引起人们的重视。在微机化测控系统中，只要认真分析系统所处环境的干扰来源及传播途径，采用硬件、软件相结合的抗干扰措施，就能保证测控系统长期稳定可靠地运行。软件抗干扰技术，一是采取软件的方法抑制叠加在模拟输入信号上噪声对数据采集结果的影响，如数字滤波器技术代替传统的模拟式滤波器可提高抗干扰强度；二是由于干扰而使运行程序发生混乱，导致程序乱飞或陷入死循环时，采取使程序纳入正规的措施，如软件冗余、软件陷阱、“看门狗”技术等，用数字式多路开关代替机械开关，可避免电火花干扰。下面是一些软件抗干扰措施：
4.1. 数字滤波抗干扰技术
由于数字滤波不需要硬件，大大降低了硬件故障的可能性，可靠性高、稳定性好、各回路之间不存在匹配问题。由于程序可以改写，可通过改写程序来改变滤波方法或滤波参数，使数字滤波使用起来更灵活方便。下面是数字滤波中可能采用的一些数学处理方法。
4.1.1. 中值法
连续采样N次，采样值按数值大小排队取中值为本次采样值；中值法对滤除脉动性质的干扰比较有效，但对快速变化过程的参数，如流量，则不宜采用。
4.1.2. 算术平均值法
将N个采样值相加并求出平均值。这种方法对周期性干扰信号有良好的抑制，但对脉冲性干扰信号的平滑尚不理想，适用于对于压力、流量一类信号做平滑处理。
4.1.3. 加权平均滤波法
适用于系统纯滞后时间较大、采样周期较短的过程。
4.1.4. 惯性滤波法
在硬件抗干扰措施中，常用一阶低通RC滤波器；可用程序来模拟这种滤波方法，以数字形式实现低通滤波——惯性滤波法。惯性滤波法适用于波动频繁的被测滤波，能很好地消除周期性干扰，但也带来了相位滞后。
4.1.5. 复合滤波法
中值法加算术平均，可以削弱脉冲干扰，提高数据处理质量。
4.2. 程序正常运行技术
4.2.1. 采用拦截失控程序的方法
主要有：①在程序设计时应多采用单字节指令，并在关键处插入一些空操作指令，或将有效单字节指令重复几次，这样可保护其后的指令不被拆散，使程序运行走上正规；②加入软件陷阱：当PC值失控使程序失控后，CPU进入非程序区，这时可用一条引导指令，强迫程序进入初始入口状态，进入程序区。可每隔一段设置一个陷阱；③软件复位：当程序“走飞”时，运行监视系统，使系统自动复位而重新初始化。
4.2.2. 设立标志判断
定义某单元为标志，在模块主程序中把该单元的值设为某个特征值，然后在主程序的最后判断该单元的值是否不变，不同了说明有误，程序就转入错误处理子程序。
4.2.3. 增加数据安全备份
重要的数据用两个以上的存储区存放，还可以用大容量的外部RAM，将数据做备份。永久性数据制成表格固化在EPROM中，这样既能防止数据和表格遭破坏，又能保证程序逻辑混乱时不将数据当指令去运行。编写专门的数据保护子程序，对于由指令改变结果性质的数据，在每次改变后都尽可能保存起来，以便在需要时能够恢复正确值。
4.2.4. 采用主动初始化及数据冗余化技术
对单片机及片外扩展器的各种功能端口或方式、状态进行设置，保证在上电或复位后软件能正确实现各级的初始化，且在程序每次使用某种功能前都再一次对相应的控制寄存器设定动作模式；给重要的数据加冗余位，延长数据-代码之间的汉敏（hamming）距离以增强检测和纠正错误的能力。
4.2.5. 采用片内软“看门狗”（WDT）与重复执行程序技术
利用微处理器内部闲置的定时/计数器，配合适当的程序构成WDT，在系统异常时能够及时有效地强制“软复位”，使系统恢复正常工作；将重要的指令设计成定时扫描模块，使其在整个程序循环运行过程中反复执行，这样即使干扰信号改写了指令内容，也能在受控数据采集系统的反应时间内自动恢复正常。采取多次读输入脚数据方法，取多次读出值的平均值作为该引脚的正确数据。
4.2.6. 对未使用的内存区的设置方法
为了防止程序计数器跳进未使用的存储区而误动作，在未使用的存储区加入像“SWI”这样的指令来填充。这样在PC值被破坏且跳入这些区域后，它就会读SWI矢量，而事先将该矢量设置成跳转到程序的起始位置，所以程序的运行就正常了。
5.在PCB设计时用EDA软件对系统的EMC性能模拟仿真
在PCB设计中，从EMC角度主要考虑的是：①要保证布线网络本身的信号的完整性、可能在PCB中产生的电磁辐射、电磁干扰以及PCB本身抵抗外部电磁干扰的能力；②依据设计者的要求提出布局和布线的原则。
采取的方法有：①利用IBIS和SPICE等数据库的支持，对电路板上的众多元器件的IBIS（免费提供）数据进行电气特性分析，为达到电磁兼容的目的，用EDA工具进行模拟仿真；②将设计者的经验与利用EDA工具模拟仿真有机地结合起来，在布局、布线阶段就考虑系统的EMC性能因素。例如：可用德国INCASES公司的软件包EMC-WORKBENCH，它能够满足电路设计者在EMC方面的需求，改进PCB的设计流程，简化后期繁杂的硬件调试工作。
6.噪声与干扰抑制措施
理论和实践证明,产生电磁干扰必须满足干扰源、传输途径和对干扰敏感的接收电路三者同时存在的条件。如果三者中有任意一个条件无法得到满足，干扰也就不复存在，因而抑制或消除干扰的措施就是设法破坏其中的一个或几个干扰生成的基本条件。通常采取的方法不外乎抑制噪声源，直接消除干扰产生的原因；切断电磁干扰的传递途径，消除干扰源与受扰设备之间的干扰耦合；加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力，降低其对干扰的敏感度。
下面是抑制噪声措施的总结：
6.1. 抑制噪声源
- 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片只用在关键地方；
- 一片74HC04中有6个非门，如果时钟电路用了其中2个，另外4个尽量用在不重要的地方，尤其不要用在I/O驱动上；
- 可用串一个电阻的办法，降低控制电路沿上下跳变的速率；
- 使用满足系统要求的最低频率时钟；
- 时钟产生器尽量靠近用到该时钟的器件；
- 石英晶体振荡器外壳要接地；
- 尽量让时钟信号回路周围电场趋近于零，用地线将时钟区圈起来，时钟线要尽量短，不要引得到处都是；
- I/O驱动电路尽量靠近印制板边，让它尽快离开印制板；
- 对进入印制板的信号要加滤波；
- 从高噪声区来的信号也要加滤波；
- 闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运算放大器正输入端要接地，负输入端接输出端；
- 使用45°折线而不要用90°折线布线，以减小高频信号对外的发射。
6.2. 减少噪声耦合
- 在印制线路板上按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要离得远一些；
- I/O芯片靠近印制板边，靠近引出插头；
- 单面板或双面板用单点接地和单点接电源；
- 电源线、地线尽量粗；
- 时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件；
- 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟线；
- 对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉；
- 元件引脚要尽量短，去耦电容引脚要尽量短；
- 关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地；
- 噪声敏感线不要与大电流、高速开关线平行；
- 石英晶振下面和对噪声特敏感的器件下面不要走线；
- 弱信号电路、低频电路周围地线不要形成环路；
- 携带高噪声的引出线要绞起来，最好屏蔽起来；
- 集成电路上该接电源、地的端都要接，不要悬空。
6.3. 减少噪声接受
- 任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小；
- 使用高频、低寄生电感的瓷片电容或多层陶瓷电容作去耦电容；
- 每个集成电路加一个去耦电容；
- 用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路充放电储能电容；
- 每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容；
- 需要时，线路中加铁氧体高频扼流环分离信号、噪声、电源、地；
- 可能的话，加频率可选的带通滤波器；
- 使用管状电容时，外壳要接地；
- 处理器无用端要接高电平或接地，或定义成输出端；
- A/D参考电平要加去耦电容，用串联终端电阻的方法减小信号传输中的发射；
- 尽量不用IC插座，而是将集成电路，特别是高性能的模拟电路器件和数字、模拟混合的集成电路直接焊在印刷线路板上。
7. 结束语
干扰的来源是多方面的，有时是错综复杂的，必须从减少噪声源、抑制噪声在传播路径上的传播、抑制电路对噪声的感受能力几方面入手，才能保证数据采集与处理系统的正常工作。这里特别要提出的是：必须不断利用新的电磁兼容理论、新的技术、新的元器件材料才能使电子设备永远是最先进的。例如：现在出现的智能布线系统，它的技术发展非常迅猛，几乎是每半年出现一个新的热点。此外虚拟仪器技术的迅速发展，或许会带来数据采集处理系统的巨大发展。利用各种先进的技术，排除系统各种干扰，提高数据采集处理的速度、精度。