《《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》項(xiàng)目八傳感器抗干擾技術(shù)課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》項(xiàng)目八傳感器抗干擾技術(shù)課件.ppt（33頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、*項(xiàng)目八 傳感器抗干擾技術(shù)任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑任務(wù)導(dǎo)入 有效的抗干擾措施，必須“對癥下藥”才能收到良好效果，如果盲目采用抗干擾措施，誤以為措施越多越好，則不僅會(huì)效果不明顯，甚至?xí)屡c愿違。為了有效地抑制干擾，必須清楚地了解干擾的來源及其傳輸途徑，有針對性地正確運(yùn)用抗干擾措施。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑 一、干擾的來源 干擾有來自內(nèi)部和外部兩種，內(nèi)部干擾來自設(shè)備本身，制造時(shí)技術(shù)人員已采取抗干擾措施，消除內(nèi)部干擾。外部干擾主要有以下幾種。1.放電干擾 由各種放電現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾，稱為放電干擾。它是對電子設(shè)備影響最大的一種干擾。常見的放電現(xiàn)象有電暈放電、輝光放電、孤光放電等持續(xù)放電現(xiàn)象和火花

2、放電等過度放電現(xiàn)象。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑 一、干擾的來源2.電氣設(shè)備干擾（1）工頻干擾 大功率輸電線，甚至就是一般室內(nèi)交流電電源線對于輸入阻抗高和靈敏度很高的測量裝置來說都是威脅很大的干擾源。電子設(shè)備內(nèi)部會(huì)由于工頻感應(yīng)而產(chǎn)生干擾。如果波形失真，則干擾更大。（2）射頻干擾 高頻感應(yīng)加熱、高頻介質(zhì)加熱、高頻焊接等工業(yè)電子設(shè)備會(huì)通過輻射或通過電源線給附近測量裝置帶來的干擾。（3）電子開關(guān)通斷干擾 電子開關(guān)、電子管、晶閘管等大功率電子開關(guān)雖然不產(chǎn)生火花，但因通斷速度極快，會(huì)使電路電流和電壓發(fā)生急劇變化，形成沖擊脈沖而成為干擾源。在一定電路參數(shù)下還會(huì)產(chǎn)生阻尼振蕩，構(gòu)成高頻干擾。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的

3、來源及途徑二、干擾的傳輸途徑干擾的途徑有“路”和“場”兩種形式。1.通過“路”的干擾（1）泄漏電流任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑二、干擾的傳輸途徑（2）公共阻抗耦合干擾 兩個(gè)以上電路共有一部分阻抗，一個(gè)電路的電流流經(jīng)共阻抗所產(chǎn)生的電壓降就成為其他電路的干擾源。在檢測系統(tǒng)內(nèi)部，各個(gè)電路往往共用一個(gè)直流電源，這時(shí)電源內(nèi)阻。電源線阻抗形成公共電源阻抗。當(dāng)電流流經(jīng)公共阻抗時(shí)，阻抗上的壓降便成為噪聲電壓，如圖所示。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑二、干擾的傳輸途徑（3）經(jīng)電源線引入的干擾 交流供電線路在現(xiàn)場的分布很自然地構(gòu)成了吸收各種干擾的網(wǎng)絡(luò)，而且十分方便地以電路傳導(dǎo)的形式傳遍各處，并通過電源引線進(jìn)入各種電

4、子設(shè)備造成干擾。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑二、干擾的傳輸途徑2.通過“場”的干擾 （1）靜電耦合任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑二、干擾的傳輸途徑2.通過“場”的干擾 （2）通過磁場耦合的干擾任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑二、干擾的傳輸途徑2.通過“場”的干擾 （3）通過輻射電磁場耦合的干擾 輻射電磁場通常來自大功率高頻用電設(shè)備、廣播發(fā)射臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)等在電能量交換頻繁的地方。如果在輻射電磁場中放置一個(gè)導(dǎo)體，則在導(dǎo)體上產(chǎn)生正比于電場強(qiáng)度的感應(yīng)電勢。配電線特別是架空配電線都將在輻射電磁場中感應(yīng)出干擾電勢，并通過供電線路侵入檢測系統(tǒng)的電子裝置，造成干擾。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑三、干擾的作用方式

5、外部噪聲源對測量裝置的干擾一般都作用在輸入端，根據(jù)其作用方式及與有用信號的關(guān)系，可分為串模和共模干擾兩種形態(tài)。1.串模干擾 凡干擾信號和有用信號按電壓源的形式串聯(lián)（或按電流源的形式并聯(lián)）起來作用在輸入端的稱串模干擾，其等效電路如圖所示。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑三、干擾的作用方式1.串模干擾 串模干擾又常稱差模干擾，它會(huì)使測量裝置的兩個(gè)輸入端電壓發(fā)生變化，所以影響很大。常見的串模干擾有交變磁場耦合干擾、漏電阻耦合干擾、共阻抗耦合干擾等，如圖所示。任務(wù)一 認(rèn)識干擾的來源及途徑三、干擾的作用方式2.共模干擾 干擾信號使兩個(gè)輸入端的電位相對于某一公共端一起變化，這種干擾稱共模干擾，其等效電路如圖所

6、示。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法干擾的形成必須同時(shí)具備干擾源、干擾途徑和對干擾信號敏感的接收電路三個(gè)條件。（1）消除或抑制干擾源1）使產(chǎn)生干擾的電氣設(shè)備遠(yuǎn)離檢測裝置。2）對繼電器、接觸器、斷路器等采取觸點(diǎn)火弧措施或改用無觸點(diǎn)開關(guān)。3）消除虛焊、假焊等。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法干擾的形成必須同時(shí)具備干擾源、干擾途徑和對干擾信號敏感的接收電路三個(gè)條件。（2）破壞干擾途徑1）提高絕緣性能，采用變壓器、光耦合器隔離以切斷“路”徑。2）利用退耦、濾波、選頻等電路手段引導(dǎo)干擾信號轉(zhuǎn)移。3）改變接地形式，消除共阻抗耦合干擾途徑。4）對數(shù)字信號可采用鑒別、限幅、整形等信號處理方

7、法或選通控制方法切斷干擾途徑。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法干擾的形成必須同時(shí)具備干擾源、干擾途徑和對干擾信號敏感的接收電路三個(gè)條件。（3）削弱接收電路對干擾信號的敏感性1）電路中用選頻措施削弱對全頻帶噪聲的敏感性。2）利用負(fù)反饋削弱內(nèi)部干擾源。3）對信號采用絞線傳輸或差動(dòng)輸入電路有效削弱接收電路對干擾信號的敏感性。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法常用的抑制干擾技術(shù)有屏蔽、接地、濾波、隔離、浮置技術(shù)等。1.屏蔽技術(shù) 屏蔽技術(shù)是抑制電、磁場干擾的有效措施，正確的屏蔽可抑制干擾源或阻止干擾進(jìn)入測量裝置內(nèi)部。根據(jù)屏蔽的目的可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù)

8、 一、抑制干擾的方法（1）靜電屏蔽 靜電屏蔽的原理如圖所示，圖（a）所示為一空間孤立存在的導(dǎo)體A，其電力線射向無窮遠(yuǎn)處，對附近物體產(chǎn)生感應(yīng)。圖（b）所示為用低阻抗金屬容器B將A罩起來，僅能中斷電力線，尚不能起到屏蔽作用。圖（c）所示為將容器B接地，容器外電荷流入地而消失，外部電力線才消失，這時(shí)就可將導(dǎo)體A所產(chǎn)生的電力線封閉在容器B的內(nèi)部，容器B具有靜電屏蔽作用。容器B上的負(fù)電荷將通過地線引至零電位，即B和接地線上產(chǎn)生了電流。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（1）靜電屏蔽 削弱分布電容的方法是在兩個(gè)導(dǎo)體A、B之間設(shè)置一個(gè)接地導(dǎo)體C，可使A、B之間的分布電容CN耦合大大減弱，如圖8-9所

9、示。變壓器一、二次繞組間的屏蔽就是基于這一原理。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（2）電磁屏蔽 電磁屏蔽主要是抑制高頻電磁場的干擾。電磁屏蔽采用銅、鋁或鍍銀銅板等良導(dǎo)體材料，利用高頻電磁場在屏蔽導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流的效應(yīng)，一方面消耗電磁場能量，另一方面渦流可產(chǎn)生反磁場抵消高頻干擾磁場，從而達(dá)到磁屏蔽的效果。當(dāng)屏蔽體上必須開孔或開槽時(shí)，應(yīng)注意避免切斷渦流的流通途徑。若把屏蔽體接地，則可兼顧靜電屏蔽。若對電磁線圈進(jìn)行屏蔽，屏蔽罩直徑必須大于線圈直徑一倍以上，否則會(huì)使線圈電感量減小，Q值降低。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（3）磁屏蔽 低頻磁場的屏蔽，要用高導(dǎo)磁材料，使干擾磁力線在屏

10、蔽體內(nèi)構(gòu)成回路，屏蔽體外漏磁通很少，從而抑制了低頻磁場的干擾作用，如圖所示。為保證屏蔽效果，屏蔽板應(yīng)有一定厚度，以免磁飽和或部分磁通穿過屏蔽層。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法2.接地技術(shù) 在抑制干擾的措施中，接地技術(shù)與屏蔽緊密相關(guān)，如果接地不當(dāng)，不僅不能抑制干擾，有時(shí)還會(huì)引入干擾。因此，必須重視接地方法。接地技術(shù)的目的：一是安全性，二是抗干擾。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（1）電氣、電子設(shè)備中的接地 接地就是將電氣設(shè)備的某一部分通過接地裝置同大地連接起來，接地電阻是指接地體或自然接地體的對地電阻和接地線電阻的總和，按照國家有關(guān)部門的規(guī)定，對于安全考慮接地電阻的阻值應(yīng)小

11、于110，對于儀器設(shè)備、計(jì)算機(jī)等的接地電阻應(yīng)小于2，對于防雷接地電阻應(yīng)小于1。按接地目的的不同，主要可分為工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零三種，如圖所示。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（1）電氣、電子設(shè)備中的接地1）工作接地 采用三相四線制供電的電力系統(tǒng)由于運(yùn)行和安全的需要，常將配電變壓器中的中性點(diǎn)接地，這種接地方式稱為工作接地。從配電變壓器的中性點(diǎn)引出一線叫中線，也叫工作零線。引入工作接地的作用是可以迅速切斷故障設(shè)備，降低人體所承受的觸電電壓，降低電力線路和用電設(shè)備對地的絕緣水平，降低成本。2）保護(hù)接地 在中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中，為保證電氣設(shè)備的金屬外殼或框架在漏電時(shí)，對接觸該部分

12、的人能起保護(hù)作用而進(jìn)行的接地稱為保護(hù)接地。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（1）電氣、電子設(shè)備中的接地3）保護(hù)接零 所謂保護(hù)接零，就是將電氣設(shè)備的金屬外殼接到零線上，適用于中性點(diǎn)接地的低壓系統(tǒng)中。所示的是電動(dòng)機(jī)的保護(hù)接零。當(dāng)電動(dòng)機(jī)某一相繞組的絕緣損壞而與外殼相接時(shí)，就形成單相短路，迅速將這一相中的熔絲熔斷，因而外殼便不再帶電。即使在熔絲熔斷前人體觸及外殼時(shí)，也由于人體電阻遠(yuǎn)大于線路電阻，通過人體的電流也是極為微小的，從而保證了使用人員的人身安全。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法（2）一點(diǎn)接地原則1）機(jī)內(nèi)一點(diǎn)接地 單級電路有輸入與輸出及電阻、電容、電感等不同電平和性質(zhì)的信號地

13、線；多級電路中的前級和后級的信號地線；在A/D、D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)-?；旌想娐分杏心M信號地線和數(shù)字信號地線；整機(jī)中有產(chǎn)生噪聲的繼電器、電動(dòng)機(jī)等高功率電路和引導(dǎo)或隔離干擾源的屏蔽機(jī)構(gòu)以及機(jī)殼、機(jī)箱、機(jī)架等金屬件地線，這些地線均應(yīng)分別一點(diǎn)接地，然后再總的一點(diǎn)接地。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法2）系統(tǒng)一點(diǎn)接地 對于一個(gè)包括傳感器和測量裝置的檢測系統(tǒng)，也應(yīng)考慮一點(diǎn)接地。如圖所示，圖中 a）中采用兩點(diǎn)接地，因兩點(diǎn)接地點(diǎn)電位差產(chǎn)生的共模信號電流要流經(jīng)信號零線，轉(zhuǎn)換為差模干擾，造成嚴(yán)重影響。圖 b）中改為在信號源處一點(diǎn)接地，干擾信號流經(jīng)屏蔽層和輸入端與外殼的分布電容，主要是容性漏電流，影響很小。

14、任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法3）電纜屏蔽層的一點(diǎn)接地 如果測量電路是一點(diǎn)接地，電纜屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。1）信號源不接地，測量電路接地，電纜屏蔽層應(yīng)接到測量電路的低端，如圖 a）中的C，其余A、B、D接法均不正確。2）信號源接地，測量電路不接地，電纜屏蔽層應(yīng)接到信號源的地端，如圖 b）中的A，其余B、C、D接法均不正確。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法3.濾波技術(shù)（1）硬件濾波（2）軟件濾波1）最小二乘濾波法2）濾波系數(shù)法3）加權(quán)濾波法4）中位值濾波法5）RC低通數(shù)字濾波法6）滑動(dòng)平均濾波法任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法4.隔離技術(shù) 隔離技術(shù)就是把電路上的干擾

15、源和易受干擾的部分隔離開，使測控系統(tǒng)與現(xiàn)場僅保持信號聯(lián)系，不產(chǎn)生直接的電聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)就是把引入的干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場干擾的目的。測控系統(tǒng)與現(xiàn)場干擾之間、強(qiáng)電與弱點(diǎn)之間常采用的隔離方法有光電隔離。繼電器隔離、變壓器隔離等。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法5.浮置技術(shù) 如果測量裝置電路的公共線不接機(jī)殼也不接大地，即與大地之間沒有任何導(dǎo)電性的直接聯(lián)系，就稱為浮置。在檢測裝置中，往往采用帶有三層靜電屏蔽的電源變壓器，各層接法如下：一次側(cè)屏蔽層及電源變壓器外殼與測量裝置的外殼連接并接大地；中間屏蔽層與保護(hù)屏蔽層連接；二次側(cè)屏蔽層與測量裝置的零電位連接。任務(wù)二 干擾的抑制技術(shù) 一、抑制干擾的方法6.其他抑制干擾的措施 在儀表中還經(jīng)常采用調(diào)制、解調(diào)技術(shù)，濾波技術(shù)和隔離技術(shù)（一般用變壓器作前隔離，光耦合器作后隔離），通過調(diào)制選頻放大解調(diào)濾波，只放大輸出有用信號，抑制無用的干擾信號。濾波的類型有低通濾波、高通濾波、帶通濾波、帶阻濾波等，起選頻作用。隔離主要防止后級對前級的干擾。這些都是電子技術(shù)中常用的方法。除了前面介紹的數(shù)字濾波軟件抗干擾措施外，軟件抗干擾主要技術(shù)有軟件陷阱、“看門狗”技術(shù)等。Thank You！