智能傳感與檢測(cè)技術(shù) 課件 第15章檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社CHINAMACHINEPRESS檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)第15章智能傳感與檢測(cè)技術(shù)徐小華主編

ISBN978-7-111-76072-6檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)干擾的來(lái)源15.1干擾的耦合方式13.2差模干擾和共模干擾13.3干擾抑制技術(shù)13.4檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.1干擾的來(lái)源

一、常見(jiàn)的干擾類(lèi)型

（1）外部干擾

自然界干擾周?chē)姎庠O(shè)備干擾（2）內(nèi)部干擾：

固定干擾動(dòng)態(tài)干擾檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.1干擾的來(lái)源15.1.2噪聲與信噪比1.噪聲：檢測(cè)系統(tǒng)及儀表電路中混進(jìn)去的無(wú)用信號(hào)。

2.信噪比：測(cè)量通道中有用信號(hào)成分和噪聲信號(hào)成分之比(取對(duì)數(shù))。信噪比越大越好。檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.2干擾的耦合方式15.2.1靜電耦合靜電耦合示意圖等效電路圖寄生電容干擾電壓干擾源電壓輸入阻抗檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.2干擾的耦合方式15.2.2電磁耦合互感干擾電壓干擾源電流電磁耦合示意圖等效電路圖檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.2干擾的耦合方式15.2.3共阻抗耦合干擾源電流干擾電壓共有阻抗共阻抗耦合等效電路電源內(nèi)阻引起的共阻抗干擾檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.2干擾的耦合方式15.2.4漏電流耦合干擾源電壓干擾電壓漏電流輸入回路的輸入阻抗絕緣電阻漏電流耦合等效電路檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.3差模干擾和共模干擾15.3.1差模干擾

差模干擾：干擾信號(hào)與有效信號(hào)串聯(lián)疊加后作用到檢測(cè)裝置的輸入端。

干擾信號(hào)有效信號(hào)檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.3差模干擾和共模干擾15.3.1差模干擾

抑制差模干擾的方法：

1.采用低通濾波器濾掉交流干擾。

2.盡可能早對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行前置放大，以提高信躁比。

3.檢測(cè)系統(tǒng)采用高抗擾度元器件，提高閥值電平，采用低速邏輯部件抑制高頻干擾。

4.注意信號(hào)線屏蔽和接地良好。

檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.3差模干擾和共模干擾15.3.2共模干擾

出現(xiàn)共模干擾信號(hào)的主要原因是被測(cè)信號(hào)的參考接地點(diǎn)與檢測(cè)電路的輸入接地點(diǎn)不同。共模干擾示意圖等效電路圖檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.3差模干擾和共模干擾15.3.2共模干擾

消除共模干擾的方法：

理論上，當(dāng)兩個(gè)輸入端電路完全對(duì)稱(chēng)，r1=r2且Z1=Z2時(shí)，共模干擾可消除。實(shí)際上無(wú)法做到。

抑制共模干擾的方法：

盡可能使得r1、r2的數(shù)值接近，Z1、Z2的數(shù)值接近，就可以減小共模干擾。

檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.3差模干擾和共模干擾15.3.3共模抑制比共模抑制比共模干擾信號(hào)（產(chǎn)生同樣輸出所需的）差模干擾信號(hào)差模增益共模增益檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.1屏蔽技術(shù)

1.靜電屏蔽利用導(dǎo)電性能良好的金屬作成屏蔽盒，并將其接地，可以保護(hù)內(nèi)部電路免受靜電場(chǎng)的干擾。

2.電磁屏蔽利用導(dǎo)電性能良好的金屬作成屏蔽層，利用渦流作用，阻斷高頻電磁場(chǎng)的能量；如果加上接地，也可以防止靜電干擾；還可以削弱兩電路之間由于寄生分布電容耦合所產(chǎn)生的干擾。

3.低頻磁屏蔽對(duì)低頻磁場(chǎng)干擾，要用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層。

檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.1屏蔽技術(shù)

利用1:1的電壓跟隨器電路，迫使被屏蔽導(dǎo)體B與屏蔽層D等電位。

4.驅(qū)動(dòng)屏蔽檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)

正確接地可以消除各電路電流流經(jīng)公共地線時(shí)產(chǎn)生的躁聲電壓，可抑制電磁場(chǎng)和地電位差的干擾。

1.“地線”的種類(lèi)：（1）屏蔽接地線及機(jī)殼接地線--實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽。（2）信號(hào)接地線---分別設(shè)置的“模擬地”與“數(shù)字地”。（3）功率地線---大電流網(wǎng)絡(luò)部件的零電平，本身干擾作用大，與信號(hào)地互相絕緣。（4）交流電源地線---交流電源地線N本身是一個(gè)躁聲源，必須與直流地線相互絕緣。檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)

2.接地設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

（1）高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。（2）交流地、功率地、信號(hào)地線不能共用。（3）電纜屏蔽層的接地：當(dāng)一個(gè)不接地的信號(hào)源連接一個(gè)接地的放大器，電纜屏蔽層接到放大器公共端。反之應(yīng)接到信號(hào)源公共端。（4）屏蔽接地方式隨屏蔽目的而不同。

檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)

3.常見(jiàn)電路及用電設(shè)備的接地方式

（1）印刷電路板內(nèi)的接地方式:低頻電路一點(diǎn)接地

高頻電路多點(diǎn)接地檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)多極放大電路的一點(diǎn)接地方法從串聯(lián)接地到一點(diǎn)并聯(lián)接地避免低頻干擾

（2）傳感器接口電路的接地方式兩點(diǎn)接地一點(diǎn)接地避免共模干擾檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)

（3）檢測(cè)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地方式

接地電阻小于10歐檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)15智能傳感與檢測(cè)技術(shù)15.4干擾抑制技術(shù)15.4.2接地技術(shù)

（4）電纜屏蔽層的接地方式一點(diǎn)接地。傳感器測(cè)接地放大器測(cè)未接兩測(cè)都接地傳感器測(cè)未接放大器測(cè)接地兩測(cè)都接地檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)1515.4干擾抑制技術(shù)15.4.3浮空技術(shù)檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)1515.4干擾抑制技術(shù)15.4.4軟件干擾抑制技術(shù)1.數(shù)字濾波技術(shù)（1）算術(shù)平均值濾波：對(duì)同一采樣點(diǎn)連續(xù)N次采樣，以平均值作為可靠結(jié)果（2）中值濾波：對(duì)同一采樣點(diǎn)連續(xù)n次采樣，按大小排列后取中間值作為可靠結(jié)果。（3）抑制脈沖算術(shù)平均值濾波：對(duì)同一采樣點(diǎn)連續(xù)n次采樣，按大小排列后去掉最大值和最小值（脈沖干擾），再以平均值作為可靠結(jié)果。檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)1515.4干擾抑制技術(shù)15.4.4軟件干擾抑制技術(shù)檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)1515.4干擾抑制技術(shù)15.4.4軟件干擾抑制技術(shù)

2.冗余技術(shù)程序“跑飛”后，最簡(jiǎn)單