《傳感器原理及應用技術 》課件第12章

12.1傳感器的正確選擇12.2傳感器的合理使用

思考題與習題

第12章傳感器的選擇與使用

1.與測量條件有關的事項

與測量條件有關的事項包括測量的目的、被測試量的選擇、測量范圍、輸入信號的最大值、頻帶寬度、指標要求、測量所需要的時間等。

2.與傳感器有關的事項與傳感器有關的事項包括靜態(tài)特性指標、動態(tài)特性指標、模擬量還是數(shù)字量、輸出量及其數(shù)量級、被測物體產生的負載效應、校正周期、超標準過大的輸入信號的保護等。12.1傳感器的正確選擇

3.與使用條件有關的事項與使用條件有關的事項包括傳感器的設置場所、環(huán)境條件（溫度、濕度、振動等）、測量時間、與其他設備的連接及距離、所需功率容量等。

4.與購買和維護有關的事項與購買和維護有關的事項包括性能價格比、零配件的儲備、售后服務、維修制度、保修時間、交貨日期等。以上是選擇傳感器的主要注意事項。雖然選擇傳感器時要考慮的事項很多，但無需滿足所有的事項要求，應根據(jù)實際使用的目的、指標、環(huán)境等有不同的側重點。例如，長時間連續(xù)使用的傳感器就必須重視經得起時間考驗等長期穩(wěn)定性問題；對機械加工或化學分析等時間比較短的工序過程，則需要靈敏度和動態(tài)特性較好的傳感器。為了提高測量精度，應注意平常使用時的顯示值，要在滿刻度的50%左右來選擇測定范圍或刻度范圍。選擇傳感器的響應速度其目的是適應輸入信號的頻帶寬度，從而提高信噪比。此外，還要合理選擇設置場所，注意安裝方法，了解傳感器的外形尺寸、重量等；注意從傳感器的工作原理出發(fā)，分析被測物體中可能產生的負載效應等問題，以確定選擇哪一種傳感器最合適。這方面的例子比比皆是。例如，某油田注水機房為確保電機安全運行，需在幾臺電機上設置30個測溫點，測溫范圍是12～100℃，環(huán)境惡劣，且傳感器與測試、處理電路之間引線長。能用于測溫的傳感器有多種類型，本門課程介紹過的就有四五類。經過查閱資料，反復思考，對比各傳感器的特性參量，否定了熱電偶及其他電阻絲傳感器，采用了鉑電阻傳感器。其原因如下：①鉑絲的純度可做到99.999%或更高；②鉑電阻可以測低溫（-200～60℃）、中溫（0～350℃）及高溫（0～500℃）；③鉑絲的直徑范圍為0.03～0.1mm，應用于500℃以下時測溫精度高于熱電偶式傳感器；④在溫度小于200℃時，鉑電阻的非線性系數(shù)小于0.3%;⑤便于在惡劣環(huán)境下設計、安裝等。經實際使用，鉑電阻傳感器能夠滿足用戶要求。 12.2.1.線性化及補償

傳感器使用中的一個問題就是線性化及補償。線性化及補償就是在使用傳感器進行實際測量時,要進行下述兩種處理。 第一種處理是對傳感器的輸入-輸出特性進行補償,也稱線性化處理。一般對測量的數(shù)值進行顯示、記錄時,應該采用能夠直讀的形式。如果某測量系統(tǒng)所顯示的數(shù)值還要由讀取的人乘以某個修正系數(shù),或者進行補償計算之后才能獲得真值時,那么,這個系統(tǒng)就沒有什么實用價值了。這里問題的關鍵在于傳感器的輸入-輸出特性。12.2傳感器的合理使用

圖12.1示出了實際傳感器的幾種典型輸入-輸出特性曲線。圖12.1(a)是通過原點的線性特性曲線,它可算是最完善的特性,但為了將顯示值轉換成能直讀的真值,還必須在輸出值上乘以系數(shù)進行系數(shù)補償。圖12.1(b)也是相當好的不通過原點的線性特性曲線,對它除了要進行系數(shù)補償之外,同時還要進行減B處理。圖12.1（c）是最簡單的平方特性曲線,也需進行開方處理和系數(shù)補償。圖12.1(d)為最簡單的指數(shù)特性曲線,這時需進行對數(shù)轉換處理。除此之外,還有其它各種特性（對數(shù)特性、1／x特性及非函數(shù)特性等）的傳感器,對這些傳感器也必須進行相應的處理。當微處理機技術還沒有引入傳感器時,這種處理是依靠模擬電路采取具有與傳感器特性相反特性的元件,用硬件的方法來實現(xiàn)的。例如,在具有指數(shù)特性的傳感器上配上對數(shù)變換器,如圖12.2所示。圖12.2中的對數(shù)變換器采用了兩個運算放大器和兩只參數(shù)相同的三極管,同時具有很好的溫度補償作用。不難證明：

式中:UT=,為溫度的電壓當量,在常溫下（300K）,UT≈26mV；R3可選合適的熱敏電阻,以補償UT的溫度系數(shù)。C1、C2用來進行相位補償。若E=10V,R1=10kΩ,R2=100kΩ,R4=15kΩ,R3=1kΩ,UT=0.416V,則

傳感器的輸入與經過變換后的輸出變成了線性的關系。圖12.1實際傳感器的幾種典型輸入-輸出特性曲線圖12.2一種線性化處理電路

又如,應用廣泛的熱敏元件——半導體熱敏電阻的電阻-溫度特性是非線性的。NTC型熱敏電阻的電阻-溫度關系可表示為 式中：T被測溫度（K）；Rt、R0是被測溫度分別為T和T0時的熱敏電阻值；B是熱敏電阻的材料常數(shù)。熱敏電阻的這種特性,使其實際使用起來很不方便。人們?yōu)榻鉀Q熱敏電阻的線性問題想了不少辦法,其中最常用的方法是將熱敏電阻與溫度系數(shù)可忽略的固定電阻串（并）聯(lián)組成線性網(wǎng)絡。

適當選取阻值可以在一定的溫度區(qū)域內得到近似線性變化的電壓或電阻輸出。計算和實驗均已證明,圖12.3所示線性網(wǎng)絡的線性范圍相當寬,且計算網(wǎng)絡參數(shù)的公式也十分簡單,因而比較實用。武漢儀器儀表研究所使用熱敏電阻和片狀線繞式氯化鋰濕敏電阻構成的WSL-T型線性溫（濕）度傳感器,其輸出特性也是基于這種無源線性方法獲得的。圖12.3熱敏電阻線性化網(wǎng)絡

這種處理方法的優(yōu)點是方便、直觀；缺點是有時線路復雜,特別是要得到非常合適的特性較麻煩,且常常要增加附加開銷,進行補償。 在采用微處理機的測量系統(tǒng)中或智能傳感器中,這種線性化處理可以變得非常簡便,而這種處理幾乎都是通過軟件來實現(xiàn)的?？蓪鞲衅鬏斎搿⑤敵鲋g的關系數(shù)值,修正、集合構成可查找的表格,借助軟件查找測量結果；可把傳感器的測量范圍劃分成若干段,然后在每個分段內進行線性插值或拋物線插值,通過程序計算,求出測量結果；也可進行曲線擬合修正,使傳感器的非線性誤差趨于最小的程度。

第二種處理是在傳感器的輸出量中包含有被測物理量以外的因素時,為校正這些因素的影響而進行的處理。例如,在溫度變化范圍較大的系統(tǒng)中測量畸變時,就不能忽略由于溫度變化引起的畸變傳感器輸出值的變化。這時,可在畸變傳感器上或同一溫度場內再加一個溫度傳感器來測量溫度,根據(jù)測得的溫度值對畸變傳感器的輸出值進行校正處理。有效地使用這種處理,就會得到如同使用萬用表測量電阻之前先調一下零點一樣的效果。人們所熟悉的應變式傳感器的應變片溫度補償,就是這種處理的典型例子。應變片通常采用電橋補償法和自補償法對溫度進行補償。

所謂電橋補償法,就是在測量時,在被測試件上安裝工作片,而在另一個不受力的、與測試件材料相同的補償件上安裝一個補償片,使其與被測試件處于完全相同的溫度場內,然后再把兩者接入電橋的相鄰臂上。而自補償法則是制造時在同一基片上用兩種合金絲做成一個工作片和一個補償片,以便使用時分別接入測量電橋的相鄰兩臂,或嚴格選擇敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù),使之在特定線膨脹系數(shù)的試件上使用時,溫度誤差為零,從而達到溫度補償?shù)哪康摹?/p>

傳感器的非線性、工作環(huán)境溫度、濕度、振動等變化引起的誤差,在實際中常常是互相關聯(lián)的,不能分割成互相獨立的函數(shù)。在采用微處理機的測量系統(tǒng)中或智能傳感器中,可綜合考慮。這時,可將傳感器的輸出作為一個多變量的函數(shù)來研究,即：Z=f(x；y1,…,yn)。式中,Z為傳感器的輸出；x為傳感器的輸入；y1,y2,…,yn為環(huán)境參量,如溫度、濕度、振動等。如果只考慮環(huán)境溫度的影響,可將智能傳感器的輸出當作二元函數(shù)來對待,采用二元線性插值法對測量值進行綜合修正。12.2.2傳感器的定標

所謂傳感器的定標,是指在明確輸入和輸出的變換關系的前提下,利用某種標準或標準器具,對傳感器進行刻度。在傳感器使用前對其進行定標以后,在使用過程中還要定期進行檢查,確認精度及性能是否滿足所制定的標準。傳感器的定標依據(jù)不同的傳感器而有所差異,但基本方法是一致的?，F(xiàn)以晶體管溫度傳感器為例來說明。 要使溫度傳感器的輸出（如電壓、電流或頻率等電學量）直接表示溫度,就必須對傳感器進行定標。由于晶體管溫度傳感器的輸出具有好的溫度線性,因而原則上只要做兩點定標即可。因為對于線性函數(shù),只要已知兩點就可以把這條直線確定下來。

實際上,通過兩點定標就確定了傳感器的零點和標尺因子（即靈敏度）,于是傳感器的輸出將直接表示溫度數(shù)值。由于晶體管溫度傳感器和其它傳感器一樣,具有非線性,雖可進行線性化及補償,但不可能達到完全理想的線性。為了減小傳感器的非線性誤差,兩個定標點溫度不應靠得太近,而應選大體上與工作溫度范圍的上、下限和中點等距離的兩點。

考慮到晶體管溫度傳感器的實際工作溫度范圍,經常選用的定標溫度有水的冰點0℃（273.15K）、沸點從1990年1月1日起,國際度量衡委員會已將水的沸點確定為99.975℃。100℃（373.15K）和室溫（300K）。例如,要想得到攝氏溫度輸出,首先就要在0℃做零點定標。通常是調節(jié)一個電位器,以改變起補償作用的偏置電壓,使傳感器的輸出為零。接著要做靈敏度定標,即在100℃時調另一個電位器,改變輸出放大器的增益,使輸出電壓的讀數(shù)等于設計的靈敏度值乘以100。例如,輸出電壓為1000mV時,傳感器的靈敏度被確定為10mV／℃。12.2.3電磁兼容問題隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電子、電氣設備或系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應用。運行中的電子、電氣設備大多伴隨著電磁能量的轉換，高密度、寬頻譜的電磁信號充滿著整個人類的生存空間，構成了極其復雜的電磁環(huán)境。以測試系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)為主干的電子系統(tǒng)在這樣的電磁環(huán)境中受到了嚴峻的考驗。可以說，現(xiàn)代電子系統(tǒng)與當今電磁環(huán)境構成了一對難以分割的孿生兄弟。電子系統(tǒng)越是現(xiàn)代化，所造成的電磁環(huán)境就越復雜；反之，復雜的電磁環(huán)境又對電子系統(tǒng)提出更為嚴格的要求。人們面臨著一個新的問題，這就是如何提高現(xiàn)代電子、電氣設備在復雜環(huán)境中的生存能力，以保證達到電子系統(tǒng)初始的設計目的。正是在這種背景下才產生了電磁兼容性的概念，形成了一門新的學科——電磁兼容性（EMC，ElectroMagneticCompatibility）。根據(jù)國際電工委員會的定義，電磁兼容即“設備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠正常工作且不對環(huán)境中其他任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力”。隨著微電子、信息技術、現(xiàn)代通信等高新技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，電磁兼容已成為人類迫切關注和需要解決的一個重要的技術問題。目前，美國、加拿大、日本、歐洲各國都在積極地采取措施推進EMC國家標準制定和EMC認定準備工作。EMC已成為產品認證領域的新熱點。我國也在這方面積極地準備著，EMC認證已成為今后發(fā)展的趨勢。電磁兼容性設計要求可用“電磁兼容性不等式”來描述，即 干擾源強度×傳播衰減因子<設備抗干擾能力式中的三個因素可以分別或同時采取措施，使不等式成立。電磁兼容性設計就是要減小不等式左邊兩個因子，提高不等式右邊“設備抗干擾能力”（即降低設備對干擾的敏感度），使效果最佳并且代價最小。

1.電磁噪聲與電磁干擾電磁噪聲是指不帶任何信息，即與任何信號無關的電磁現(xiàn)象。在射頻頻段內的電磁噪聲稱為無線電噪聲，它是由機電或者其他人為裝置產生的電磁現(xiàn)象，稱為人為噪聲；來源于自然現(xiàn)象的噪聲稱為自然噪聲。電磁干擾是指任何能中斷、阻礙、降低或者限制電子設備的有效性能的電磁能量。

2.電磁干擾的三要素和傳播途徑所有電磁干擾都是由三個基本要素組合而產生的：電磁干擾源、敏感設備和耦合通道。相應地，抑制所有電磁干擾的方法也要從這三個方面提出。電磁干擾源是指任何產生電磁干擾的元件、器件、設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。干擾源分為內部干擾源和外部干擾源。內部干擾源是設備裝置內部和器件本身（如印制電路板上）產生的干擾源；外部干擾源主要有自然干擾和人為干擾，自然干擾有大氣干擾、宇宙干擾和雷電干擾等，人為干擾又可以分為有意發(fā)射干擾和無意發(fā)射干擾。廣播、通信、雷達等屬于有意發(fā)射干擾，而輸電線、電器設備、點火系統(tǒng)等則屬于無意發(fā)射干擾。耦合途徑（或稱傳輸通道）是指將電磁干擾能量傳輸?shù)绞芨蓴_設備的耦合通道。耦合方式一般以傳導和輻射兩種方式傳輸，但是因為電磁環(huán)境十分復雜，因此實際的干擾往往是復合情況。沿電源線或信號線傳輸?shù)碾姶篷詈戏Q為傳導耦合，即電磁能量沿著導線傳輸?shù)狡渌O備和單元電路而造成的干擾。其中包括沿電源線傳導的電磁干擾、通過公共電源內阻的耦合和通過公共地阻抗的耦合。輻射耦合是指通過空間傳播進入設備的電磁干擾。干擾源的周圍空間可劃為兩個區(qū)域：緊靠干擾源的區(qū)域稱為近場區(qū)或感應場區(qū)；距離大于λ/2π的區(qū)域稱為遠場區(qū)或輻射場區(qū)。在感應場區(qū)、輻射耦合分為電容耦合和電感耦合兩種形式。

3.電磁兼容性電磁兼容是指電子、電氣設備或者系統(tǒng)的一種工作狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，它們不因為內部或者彼此間存在的電磁干擾而影響其正常工作。電磁兼容性則是指電子、電氣設備或者系統(tǒng)在預期的電磁環(huán)境中按設計要求正常工作的能力。它是電子、電氣設備或者系統(tǒng)的一種重要的技術性能。電磁兼容性包括以下幾個方面的含義：（1）設備或者系統(tǒng)應具有抵抗給定電磁干擾的能力，并且有一定的安全余量，即它不會因受到處于同一電磁環(huán)境中其他設備或者系統(tǒng)發(fā)射的電磁干擾而產生不允許的工作性能的降低。（2）設備或者系統(tǒng)不產生超過規(guī)定限度的電磁干擾，即它不會產生處于同一電磁環(huán)境中其他設備或者系統(tǒng)出現(xiàn)超過規(guī)定的工作性能降低的電磁干擾。（3）電子設備可按設計的技術要求完成其預定功能使命。

4.電磁兼容控制技術電磁兼容技術在控制干擾的策略上采取了主動預防、整體規(guī)劃、對抗和疏導等相結合的方針。人類在征服大自然各種災難性危害的過程中，總結出的預防和救治、對抗和疏導等一系列策略或預案，在控制電磁危害時同樣是極其有效的思維方法。首先，電磁兼容性控制是一項系統(tǒng)過程，應該在設備和系統(tǒng)設計、研制、生產、使用與維護的各階段都充分地予以考慮和實施才可能有效?？茖W而先進的電磁兼容工程管理是有效控制技術的重要組成部分。在控制方法上，除了采用眾所周知的抑制干擾傳播的技術（如屏蔽、接地、搭接、合理布線等）以外，還可以采取回避和疏導技術，如空間方位分離、頻率劃分、回避、濾波、吸收和旁路等。有時這些回避和疏導技術簡單而巧妙，可以代替成本昂貴而質量、體積較大的硬件，收到事半功倍的效果。以上這些都是精明的工程師們經常采用的控制方法。在解決電磁干擾問題時，應該將設備研制后期暴露出不兼容問題而采取挽救修補措施的被動控制方法，轉變成在設備設計初始階段就開展預測分析和設計，預先檢驗計算，并全面規(guī)劃實施細則和步驟，做到防患于未然。將電磁兼容性設計和可靠性設計，維護性、維修性設計與產品的基本功能結果設計同時進行，并行開展。

12.2.4抗干擾技術 在電子測量過程中,為了能使系統(tǒng)正常工作,采用抗干擾技術是非常必要的,而對使用微弱信號的傳感器測量系統(tǒng),抗干擾技術顯得更加突出。任一傳感器的輸出中總不可避免地混雜著各種干擾和噪聲,它們來自系統(tǒng)的外部和內部。來自外部的干擾有市電干擾、溫度變化、機械振動、電磁感應與輻射等,來自內部的噪聲有熱運動產生的白噪聲、表面狀態(tài)引起的閃爍噪聲等。限于篇幅,這里只討論對外部干擾采用的屏蔽、接地、浮置、濾波等措施。

1）屏蔽技術 人們將防止靜電的或電磁的相互感應所采用的各項措施稱之為“屏蔽”。如：利用低阻材料銅或鋁制成的容器,將需要防護的部分包起來,或者用導磁性良好的鐵磁材料制成的容器,將需要防護的部分包起來。屏蔽的目的就是隔斷“場”的耦合,也就是說,屏蔽主要是抑制各種場的干擾。 屏蔽可分為以下幾類。 （1）靜電屏蔽。由靜電學知道,處于靜電平衡狀態(tài)下的導體內部,各點等電位,即導體內部無電力線。利用金屬導體的這一性質,并加上接地措施,則靜電場的電力線就在接地的金屬導體處中斷,起到隔離電場的作用。

靜電屏蔽能防止靜電場的影響,用它可消除或削弱兩電路之間由于寄生分布電容耦合而產生的干擾。在電源變壓器的原邊與副邊繞組之間插入一個梳齒形導體,并將它接地,以此來防止兩繞組間的靜電耦合,就是靜電屏蔽的范例。在傳感器有關電路布線時,如果在兩導線之間敷設一條接地導線,則兩導線之間的靜電耦合將明顯減弱。若將具有靜電耦合的兩個導體,在間隔保持不變的條件下靠近大地,其耦合也將減弱。 （2）電磁屏蔽。所謂電磁屏蔽,是指采用導電良好的金屬材料做成屏蔽層,利用高頻電磁場對屏蔽金屬的作用,在屏蔽金屬內產生渦流,由渦流產生的磁場抵消或減弱干擾磁場的影響,從而達到屏蔽的效果。一般所謂的屏蔽,多數(shù)是指電磁屏蔽。電磁屏蔽主要用來防止高頻電磁場的影響,其對低頻磁場干擾的屏蔽效果是非常小的。

基于渦流反磁場作用的電磁屏蔽,在原理上與屏蔽體是否接地無關,但在一般應用時,屏蔽體都是接地的,這樣又同時起到靜電屏蔽作用。 電磁屏蔽依靠渦流產生作用,因此必須用良導體如銅、鋁等做屏蔽層。考慮到高頻集膚效應,高頻渦流僅流過屏蔽層的表面一層,因此屏蔽層的厚度只需考慮機械強度就可以了。當必須在屏蔽層上開孔或開槽時,必須注意孔和槽的位置與方向應不影響或盡量少影響渦流的途徑,以免影響屏蔽效果。

（3）低頻磁屏蔽。電磁屏蔽對低頻磁通干擾的屏蔽效果是很差的,因此當存在低頻磁通干擾時,要采用高導磁材料作屏蔽層,以便將干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽體的內部,防止其干擾作用。為了有效地進行低頻磁屏蔽,屏蔽層材料要選用諸如坡莫合金之類對低磁通密度有高導磁率的鐵磁材料,同時要有一定的厚度,以減小磁阻。

（4）驅動屏蔽。驅動屏蔽就是用被屏蔽導體的電位,通過1GA9551電壓跟隨器來驅動屏蔽層導體的電位,其原理如圖12.4所示。若1GA9551電壓跟隨器是理想的,即在工作中導體B與屏蔽層C之間的絕緣電阻為無窮大,并且等電位,那么,在B導體之外與屏蔽層內側之間的空間無電力線,各點等電位。這說明,導體A噪聲源的電場影響不到導體B。這時,盡管導體B與屏蔽層C之間有寄生電容存在,但是,因B與C等電位,故此寄生電容也不起作用。因此,驅動屏蔽能有效地抑制通過寄生電容的耦合干擾。應指出的是,在驅動屏蔽中所采用的1GA9551電壓跟隨器,不僅要求其輸出電壓與輸入電壓的幅值相同,而且要求。

兩者之間的相移亦應為零。另一方面,此電壓跟隨器的輸入阻抗與Zi相并聯(lián),為減小其并聯(lián)作用,則要求跟隨器的輸入阻抗無窮大。實際上,這些要求只能在一定程度上得到滿足。驅動屏蔽屬于有源屏蔽,只有當高質量的線性集成電路出現(xiàn)以后,這種屏蔽才達到了真正實用階段。圖12.4驅動屏蔽

在實際使用傳感器時,應準確判斷是靜電耦合干擾、高頻電磁場干擾、低頻磁通干擾,還是寄生電容干擾,針對不同的干擾,采用不同的屏蔽對策。同時,要根據(jù)不同類型的傳感器,采用不同的屏蔽措施。例如,為了克服寄生電容的干擾,對一般傳感器必須將其放置在金屬殼體內,并將殼體接地；對其引出線,必須采用屏蔽線,該屏蔽線要與殼體相連,且屏蔽線屏蔽層應良好接地。但對電容式傳感器,仍然存在“電纜寄生電容”干擾問題,而且是長期以來難于解決的棘手的技術問題。隨著微電子技術的發(fā)展,已為解決這個問題創(chuàng)造了良好的技術條件。其中一種解決方案是將電容傳感器測量電路的前級或全部與傳感元件組裝在一起,構成整體式或有源式傳感器；另一種解決方案就是依據(jù)我們上面介紹的驅動屏蔽原理,采用驅動屏蔽。

2）接地 接地是一種技術措施,它起源于強電技術。對于強電,由于電壓高,功率大,容易危及人身安全,為此,有必要將電網(wǎng)的零線和各種電氣設備的外殼通過接地導線與大地相連,使之與地等電位,以保證人身和設備的安全。傳感器外殼或導線屏蔽層等接大地是著眼于靜電屏蔽的需要,即通過接大地給高頻干擾電壓形成低阻通路,以防止其對傳感器的干擾。由于習慣的原因,在電子技術中把電信號的基準電位點也稱之為“地”,因此,在傳感器測量系統(tǒng)中的接地,一般就是指接電信號的基準電位。 通常,有如下幾種地線。 （1）保護接地線。出于安全防護的目的將電子測量裝置的外殼屏蔽層接地用的地線叫作保護接地線。

（2）信號地線。電子裝置中的地線,除特別說明接大地的以外,一般都是指作為電信號的基準電位的信號地線。電子裝置的接地是涉及抑制干擾、保證電路工作性能穩(wěn)定、可靠的關鍵問題。信號地線既是各級電路中靜、動態(tài)電流的通道,又是各級電路通過某些共同的接地阻抗而相互耦合,從而引起內部干擾的薄弱環(huán)節(jié)。 信號地線又可分為兩種： 一種是模擬信號地線（AGND）,它是模擬信號的零信號電位公共線。

另一種是數(shù)字信號地線（DGND）,它是數(shù)字信號的零電平公共線。數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài),動態(tài)脈沖電流在雜散的接地阻抗上產生的干擾電壓,即使尚未達到足以影響數(shù)字電路正常工作的程度,但對于微弱的模擬信號來說,往往已成為嚴重的干擾源。為了避免模擬信號地線與數(shù)字信號地線之間的相互干擾,二者一定要分開設置。

（3）信號源地線。傳感器可看作是測量裝置的信號源。通常傳感器安裝在生產現(xiàn)場,而顯示、記錄等測量裝置則安裝在離現(xiàn)場有一定距離的控制室內。在接地要求上二者不同,有差別。信號源地線乃是傳感器本身的零信號電位基準公共線。（4）負載地線。負載的電流一般較前級信號電流大得多,負載地線上的電流在地線中產生的干擾作用也大,因此對負載地線和測量放大器的信號地線也有不同的要求。有時,二者在電氣上是相互絕緣的,它們之間可通過磁耦合或光耦合傳輸信號。 在傳感器測量系統(tǒng)中,上述四種地線一般應分別設置。在電位需要連通時,可選擇合適的位置作一點相連,以消除各地線之間的相互干擾。 3）浮置 浮置又稱為浮空、浮接,它指的是測量儀表的輸入信號放大器公共地（即模擬信號地）不接機殼或大地。對于被浮置的測量系統(tǒng),測量電路與機殼或大地之間無直流聯(lián)系。 屏蔽接地的目的是將干擾電流從信號電路引開,即不讓干擾電流流經信號線,而是讓干擾電流流經屏蔽層到大地。浮置與屏蔽接地的作用相反,是阻斷干擾電流的通路。測量系統(tǒng)被浮置后,明顯地加大了系統(tǒng)的信號放大器公共線與大地（或外殼）之間的阻抗,因此浮置能大大減小共模干擾電流。圖12.5所示為浮置的橋式傳感器測量系統(tǒng)。圖12.5浮置的橋式傳感器測量系統(tǒng)

圖12.5中的測量電路有兩層屏蔽,因測量電路與內層屏蔽罩不相連,因此是浮置輸入。其內層屏蔽罩通過信號線的屏蔽層在信號源處接地,外層屏蔽（外殼）接大地。 浮置不是絕對的,不可能做到“完全浮空”。其原因是,測量電路（或輸入信號放大器）公共線與大地（或外殼）之間雖然電阻值很大（是絕緣電阻級）,可以大大減小電阻性漏電流干擾,但是它們之間仍然存在著寄生