電氣測量技術(shù)第10章干擾與抑制課件

1、第十章 干擾與抑制電氣測量技術(shù)110.1 電磁干擾第十章：干擾與抑制2基本知識抗電磁干擾技術(shù)，即電磁兼容技術(shù)是測控設備與自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一電子與電力設備相互結(jié)合弱電和強電相互滲透一次設備數(shù)字化電磁干擾三要素噪聲源：向外發(fā)送干擾的源噪聲的耦合和輻射：傳播干擾的途徑受擾設備：承受電磁干擾的客體抑制噪聲的措施（三個方面）抑制噪聲源，直接消除干擾源頭切斷干擾途徑，減小噪聲的耦合和輻射加強受擾設備的抗電磁干擾能力，降低其對噪聲的敏感度3干擾與噪聲的來源內(nèi)部噪聲干擾：在電子裝置和設備內(nèi)部的電路和器件產(chǎn)生的噪聲干擾元件的熱噪聲、晶體管的低頻噪聲、在外部觸發(fā)下的自激，等外來噪聲干擾：從外部侵入電子裝置和

2、設備的噪聲干擾雷電機器和設備產(chǎn)生的人為噪聲：電路通斷產(chǎn)生的火花，輸電線路，機動車，超聲波設備，等。太陽磁暴4干擾與噪聲的耦合方式（1）一般包括：靜電耦合、互感器耦合、公共阻抗耦合、漏電流耦合靜電耦合：經(jīng)電路間雜散電容耦合干擾隨U1、C、Z2和干擾信號頻率增大而增大應減少Z2和C干擾源的等效電勢受擾電路的等效輸入阻抗干擾源和受擾電路間的寄生電容5干擾與噪聲的耦合方式（2）互感器耦合（電感性耦合）：經(jīng)電路間雜散互感耦合干擾隨I1、M和干擾信號頻率增大而增大應減小寄生互感干擾源的等效電流源受擾電路的等效輸入阻抗干擾源和受擾電路間的等效互感6干擾與噪聲的耦合方式（3）公共阻抗耦合：由電路間公共阻抗耦合

3、干擾隨I1、Z1、 Z2的增大而增大應減小公共阻抗Z1干擾源的等效電流源受擾電路的等效輸入阻抗干擾源和受擾電路間的公共阻抗7干擾與噪聲的耦合方式（4）漏電流耦合：由電路間漏電流耦合干擾隨U1、Z2的增大而增大，隨Z1的減小而增大應增大漏電阻抗Z1，減小受擾電路等效輸入阻抗Z2受擾電路的等效輸入阻抗干擾源的等效電勢干擾源和受擾電路間的漏電電阻810.2 干擾的表示方法第十章：干擾與抑制9串模干擾根據(jù)干擾進入儀器測量電路的方式不同，將干擾分為：串模干擾和共模干擾。串模干擾：由外界條件引起、疊加在被測信號的干擾信號，并通過測量的輸入通道一起進入測量系統(tǒng)的干擾。直流分量、交流分量抗串模干擾能力的表示：

4、串模抑制比（SMRR）輸入信號干擾信號串模干擾引起的誤差電壓有效值串模干擾源電壓峰值10共模干擾及其分類共模干擾：以公共地電位為基準點，在儀器兩輸入端上同時出現(xiàn)的干擾?？煞譃槿愑杀粶y信號源的特點產(chǎn)生電磁場干擾由不同的地電位引起儀器的抗共模干擾能力用共模抑制比（CMR）表示：共模干擾引起的誤差電壓有效值共模干擾源電壓峰值11共模干擾-由被測信號源的特點產(chǎn)生由不具有對地電位的輸出產(chǎn)生輸出的兩線中沒有任何一個是地線差分放大電路、不平衡電橋12共模干擾-電磁場的干擾（1）高壓設備產(chǎn)生的電場，通過分布電容同時耦合到輸入的兩條引線U1=U2時，只有共模干擾U1！=U2時，既有共模干擾，又有差模干擾13共

5、模干擾-電磁場的干擾（2）交流大電流設備的磁場，通過互感感應同時耦合到輸入的兩條引線上E1=E2時，只有共模干擾E1！=E2時，既有共模干擾，又有差模干擾14共模干擾-不同地電位引起的共模干擾被測信號源與測量儀器相隔較遠時，不能在共同的“大地點”上接地。或者接地系統(tǒng)導體中流有大電流使各點電位不同。1510.3 干擾的抑制第十章：干擾與抑制16干擾的抑制方法接地地線系統(tǒng)與零線（浮地）系統(tǒng)電路的單地原則電纜屏蔽層的接地雙層屏蔽屏蔽隔離滅弧其他抗干擾措施采用濾波器選擇器件對信號進行預處理17接地（1）接地的目的：消除各電路電流流經(jīng)一個公共地線阻抗產(chǎn)生的噪聲電壓以及避免形成回路。地線系統(tǒng)：設備或儀器的

6、地線系統(tǒng)與大地之間有歐姆相連接浮地：設備或儀器的地線系統(tǒng)與大地之間無歐姆連接以浮地作為參考電平機殼仍然必須接地：否則機殼容易感應高電壓，危及人身安全優(yōu)點：不受大地電流影響缺點：仍然可能通過電路輸入端雜散電容耦合形成干擾電路的單地原則在中低頻電路中，如果存在兩個接地點，地電位不等，將耦合到電路中形成干擾。18接地（2）電纜屏蔽層的接地：應和電路接地相對應如電路兩端均接地（如信號源和儀器）屏蔽線兩端也須接地依靠屏蔽體分流干擾如電路僅一端接地屏蔽線也同一端接地屏蔽線另一端和電路地線相連單點接地，不會形成干擾回路19接地（3）雙層屏蔽高電壓強磁場環(huán)境下，儀器應采用浮地，而外殼和信號源（被測信號、傳感器

7、）必須接大地信號的不平衡阻抗模擬地與機殼間等效阻抗。含絕緣電阻和寄生電容地電位不等產(chǎn)生的電壓Ucm產(chǎn)生的屏蔽線里串模電流Ucm產(chǎn)生的信號線里串模電流 Z0上的壓降為模擬系統(tǒng)的串模干擾20接地（4）雙層屏蔽（續(xù)）有共模干擾電壓的0.03%作為串模干擾電壓串入放大器21接地（5）雙層屏蔽（續(xù)）為消除干擾，常采用雙層屏蔽及數(shù)字模擬電路互相隔離的浮地結(jié)構(gòu)串模干擾可以降到單層干擾的百萬分之一22屏蔽（1）屏蔽的原理：基于屏蔽容器殼體對于干擾信號的反射和吸收作用。干擾信號第一邊界的反射波第二邊界的反射波剩余干擾恰當?shù)剡x擇屏蔽形式與屏蔽材料，可使外部進入儀器內(nèi)部的干擾明顯減小，也可使內(nèi)部干擾逸出減小。23屏

8、蔽（2）屏蔽的結(jié)構(gòu)形式：屏蔽罩、屏蔽柵網(wǎng)、屏蔽銅箔、隔離倉、導電涂料，等屏蔽罩：用無孔隙的金屬薄板制成屏蔽柵網(wǎng)：用金屬編織網(wǎng)或有孔金屬薄板制成屏蔽銅箔：利用多層印刷電路板的一個銅箔面作為屏蔽板隔離倉：用金屬板將金屬箱體分割成多個獨立的隔倉導電涂料：在非金屬箱體內(nèi)、外表面噴一層金屬涂層屏蔽的材料：電場屏蔽材料和磁場屏蔽材料電場屏蔽材料：一般電導率較高的銅或鋁；干擾頻率較高時，可采用銀，以反射衰減為主。磁場屏蔽材料：磁導率較高的磁材料，以透射時的吸收衰減為主。但干擾頻率升高時，磁導率下降，屏蔽作用將減弱。可采用多種不同方式屏蔽組合24隔離對于數(shù)字系統(tǒng)，通常采用光電耦合。利用光電耦合，將兩個電路的連

9、接隔開。兩個電路由各自電源供電，有各自的地點為基準，相互獨立不會造成干擾。對于模擬系統(tǒng)，常用隔離放大器、變壓器耦合等。由于分布參數(shù)無法完全控制一般系統(tǒng)中，容易形成寄生環(huán)路引入電磁耦合可采用隔離技術(shù)切斷環(huán)路，提高抗干擾性能25滅弧滅?。涸陔姼行载撦d上并聯(lián)各種吸收浪涌電壓（電流），并抑制電弧或火花放電的元器件。感性負載斷開或接通時，磁場能量的突然釋放，將產(chǎn)生過電壓危害器件安全，同時產(chǎn)生寬頻、高幅值電磁波輻射，干擾其他電路常用滅弧元件：泄流二極管、硅堆整流器、充氣放電管，等。僅適用直流電感負載同時適用直流電感負載交流電感負載26其他抗干擾措施共模干擾總以串模干擾形式起作用。采用濾波器根據(jù)干擾信號和被測信號的頻率關(guān)系，分別用低通、高通、帶通、帶阻等濾波器無源濾波器和有源濾波器數(shù)字濾波器單級濾波器和多級濾波器選擇器件如：選擇雙積分AD轉(zhuǎn)換可以明顯抑制工頻干擾要求采樣時間T為工頻周期整數(shù)倍采用鎖相環(huán)跟蹤系統(tǒng)頻率變化對信號進行預處理前置放大，可以提高測量通道的信噪比，抑制傳播過程中的干擾?？梢砸种戚斎敫蓴_嗎？信號變換，如變換為數(shù)字量、頻率量，U-I，等。2710.4 電源干擾的抑制第十章：干擾與抑制28電路濾波器常用措施：電路濾波器、