電氣與電子測(cè)量技術(shù)-干擾和抑制

電氣與電子測(cè)量技術(shù)——干擾和抑制第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁干擾的三要素干擾源——向外發(fā)送干擾的源干擾（耦合）途徑——傳播電磁干擾的途徑受擾設(shè)備（對(duì)象）——承受電磁干擾的客體干擾源受擾設(shè)備耦合途徑第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種典型的電氣干擾第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月抗干擾方法消除或抑制干擾源的產(chǎn)生——源上消除切斷干擾（耦合）途徑增強(qiáng)測(cè)量電路（對(duì)象）的抗干擾能力。第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容(靜電)耦合及其抗干擾對(duì)策第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電耦合（電容性耦合）——經(jīng)雜散電容耦合到電路中受擾電路在c、d點(diǎn)間所感受到的干擾信號(hào)為

降低靜電耦合的干擾與噪聲——減小受擾電路的等效輸入阻抗Z2和電路間的寄生電容C第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)分析-靜電場(chǎng)耦合從空間電場(chǎng)的角度來分析交流電系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)的耦合。通常，交流高壓線在對(duì)地電壓為U,在高壓線和大地間建立了電場(chǎng)E，定性分析時(shí)，認(rèn)為E等于電壓U和高壓線距離地面的高度h的比值，即E=U/d。處于該電場(chǎng)中的導(dǎo)體的電位Ux正比于電場(chǎng)E和地面間距離的乘積。若UH很高，通過局部電容CAH、CAL、CBH、CBL耦合到無屏蔽的雙輸入線上的對(duì)地電壓UA及UB第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電路分析-靜電場(chǎng)耦合輸入到測(cè)量差分放大電路的差分電壓為UAB：只有時(shí)，UAB=0假如：第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月采用靜電屏蔽層來隔離電場(chǎng)耦合的干擾采用導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體作為信號(hào)電纜的屏蔽層，如銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)。雖然信號(hào)線與接地屏蔽層之間有分布電容，但整個(gè)屏蔽層通過固定接地成為一個(gè)等電位（零電位）體，電纜內(nèi)部就與外電場(chǎng)隔離。注意圖中信號(hào)電纜的屏蔽層只在測(cè)量?jī)x器一端接地，而傳感器不接地，防止由于兩點(diǎn)接地引入額外的接地電位差耦合到測(cè)量?jī)x器。第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)（互感）耦合及其抗干擾對(duì)策第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月互感（磁場(chǎng)）耦合

受擾電路在c、d點(diǎn)間所感受到的干擾信號(hào)為

受擾電路所感受到的干擾信號(hào)U2隨I1、M和干擾信號(hào)的頻率ω增大而增大。降低互感耦合的干擾與噪聲——減小受擾電路的寄生互感M第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中測(cè)量?jī)x表的輸入回路由傳感器、連接導(dǎo)線A、B和放大電路的輸入阻抗構(gòu)成一個(gè)閉合回路，附近的交流電流

產(chǎn)生的交變的磁場(chǎng)穿過該閉合回路而發(fā)生交鏈，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中將有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e產(chǎn)生。設(shè)磁場(chǎng)（互感）耦合第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月防磁場(chǎng)（互感）耦合的措施盡可能減小感應(yīng)回路的面積S（最容易辦到）信號(hào)源盡可能靠近測(cè)量?jī)x表；導(dǎo)線A、B盡可能短并且盡可能靠近，如雙絞線輸入，使用雙絞線輸入另外的好處則可以使相反交鏈的磁通量相互抵消。增加耦合距離r測(cè)量?jī)x表離干擾源盡可能遠(yuǎn)采用磁屏蔽切斷磁耦合路徑采用高磁導(dǎo)率的磁性材料：低頻（鐵、硅鋼片等）；高頻（坡莫合金、非晶合金、鐵氧體）第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月防磁場(chǎng)（互感）耦合的措施測(cè)量?jī)x器放置在磁場(chǎng)較弱的區(qū)域電流進(jìn)線和回線所圍成的區(qū)域之外，由于相反方向電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)有部分相互抵消，而電流進(jìn)線和回線所圍成的區(qū)域內(nèi)部的磁場(chǎng)同向疊加而被加強(qiáng)。第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月共阻抗耦合及抗干擾對(duì)策第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月公共阻抗耦合——公共阻抗耦合到電路

受擾電路在c、d點(diǎn)間所感受到的干擾信號(hào)為

受擾電路所感受到的干擾信號(hào)U2隨I1、Z1的增大而增大。降低公共阻抗耦合干擾與噪聲——減小干擾電路和受擾電路的公共阻抗Z1第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月使用設(shè)計(jì)完善的穩(wěn)壓電源，減小交流電源電壓波動(dòng)對(duì)測(cè)量?jī)x器造成干擾。對(duì)大功率的電動(dòng)機(jī)，加裝軟啟動(dòng)裝置，減小啟動(dòng)電流對(duì)配電系統(tǒng)的沖擊。沖擊電流負(fù)載通過電源內(nèi)阻抗影響測(cè)量?jī)x器第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量?jī)x器內(nèi)部不同電路環(huán)節(jié)間

通過直流穩(wěn)壓電源內(nèi)阻抗的耦合

測(cè)量電路內(nèi)部不同環(huán)節(jié)通過電源內(nèi)阻耦合第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量系統(tǒng)輸入級(jí)的接地

第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月接地傳感器和前置放大電路都分別接地，兩個(gè)接地點(diǎn)之間的阻抗不可能為零，不同接地點(diǎn)之間就會(huì)出現(xiàn)一定的電位差Ug。當(dāng)這個(gè)電位差與被測(cè)量的小信號(hào)相比，在大小幅度上不能忽略時(shí)，它就會(huì)以共模信號(hào)的形式表現(xiàn)出來，并耦合到前置放大電路的輸入端。解決措施：為了避免因兩點(diǎn)接地而造成不必要的共模輸入，傳感器和前置放大電路一般都只在一側(cè)接地。如果前置放大電路的輸入信號(hào)線采用帶屏蔽層的電纜連接，屏蔽層也應(yīng)隨傳感器或前置放大電路只在一側(cè)接地，這也是圖7-2中為什么只在測(cè)量?jī)x器側(cè)接地的原因。第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月兩點(diǎn)接地時(shí)屏蔽電纜的接地第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月采用浮地設(shè)計(jì)減小共模干擾第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月本章小結(jié)干擾源交流高壓：ic=U/Xc=UC（C-雜散電容）交流大電流：B=

I/2

r大du/dt：ic=C*du/dt大di/dt：e=M*di/dt干擾途徑（電場(chǎng)/電容，磁場(chǎng)/互感）被干擾對(duì)象（電子線路測(cè)量回路）第23頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月抗干擾技術(shù)消除或抑制干擾源的產(chǎn)生——源上消除切斷耦合途徑在允許的條件下遠(yuǎn)離干擾源，增加耦合距離。靜電屏蔽:接地的金屬磁場(chǎng)屏蔽:導(dǎo)磁材料(不用接地)測(cè)