智能傳感與檢測技術 課件 第15章檢測裝置的干擾抑制技術

機械工業(yè)出版社CHINAMACHINEPRESS檢測裝置的干擾抑制技術第15章智能傳感與檢測技術徐小華主編

ISBN978-7-111-76072-6檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術干擾的來源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13.4檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.1干擾的來源

一、常見的干擾類型

（1）外部干擾

自然界干擾周圍電氣設備干擾（2）內(nèi)部干擾：

固定干擾動態(tài)干擾檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.1干擾的來源15.1.2噪聲與信噪比1.噪聲：檢測系統(tǒng)及儀表電路中混進去的無用信號。

2.信噪比：測量通道中有用信號成分和噪聲信號成分之比(取對數(shù))。信噪比越大越好。檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.3差模干擾和共模干擾15.3.1差模干擾

差模干擾：干擾信號與有效信號串聯(lián)疊加后作用到檢測裝置的輸入端。

干擾信號有效信號檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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.盡可能早對被測信號進行前置放大，以提高信躁比。

3.檢測系統(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.注意信號線屏蔽和接地良好。

檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.3差模干擾和共模干擾15.3.2共模干擾

出現(xiàn)共模干擾信號的主要原因是被測信號的參考接地點與檢測電路的輸入接地點不同。共模干擾示意圖等效電路圖檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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，當兩個輸入端電路完全對稱，r1=r2且Z1=Z2時，共模干擾可消除。實際上無法做到。

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。

檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術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（產(chǎn)生同樣輸出所需的）差模干擾信號差模增益共模增益檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.4干擾抑制技術15.4.1屏蔽技術

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

2.電磁屏蔽利用導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.低頻磁屏蔽對低頻磁場干擾，要用高導磁材料作屏蔽層。

檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.4干擾抑制技術15.4.1屏蔽技術

利用1:1的電壓跟隨器電路，迫使被屏蔽導體B與屏蔽層D等電位。

4.驅(qū)動屏蔽檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.4干擾抑制技術15.4.2接地技術

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

1.“地線”的種類：（1）屏蔽接地線及機殼接地線--實現(xiàn)對電磁場的屏蔽。（2）信號接地線---分別設置的“模擬地”與“數(shù)字地”。（3）功率地線---大電流網(wǎng)絡部件的零電平，本身干擾作用大，與信號地互相絕緣。（4）交流電源地線---交流電源地線N本身是一個躁聲源，必須與直流地線相互絕緣。檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.4干擾抑制技術15.4.2接地技術

2.接地設計注意事項：

（1）高頻電路應就近多點接地，低頻電路應一點接地。（2）交流地、功率地、信號地線不能共用。（3）電纜屏蔽層的接地：當一個不接地的信號源連接一個接地的放大器，電纜屏蔽層接到放大器公共端。反之應接到信號源公共端。（4）屏蔽接地方式隨屏蔽目的而不同。

檢測裝置的干擾抑制技術15智能傳感與檢測技術15.4干擾抑制技術15.4.2接地技術

3.常見電路及用電設備的接地方式

（1）印刷電路板內(nèi)的接地方式:低頻電路一點接地

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

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

（3）檢測系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的接地方式

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

（4）電纜屏蔽層的接地方式一點接地。傳感器測接地放大器測未接兩測都接地傳感器測未接放大器測接地兩測都接地檢測裝置的干擾抑制技術1515.4干擾抑制技術15.4.3浮空技術檢測裝置的干擾抑制技術1515.4干擾抑制技術15.4.4軟件干擾抑制技術1.數(shù)字濾波技術（1）算術平均值濾波：對同一采樣點連續(xù)N次采樣，以平均值作為可靠結果（2）中值濾波：對同一采樣點連續(xù)n次采樣，按大小排列后取中間值作為可靠結果。（3）抑制脈沖算術平均值濾波：對同一采樣點連續(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果。檢測裝置的干擾抑制技術1515.4干擾抑制技術15.4.4軟件干擾抑制技術檢測裝置的干擾抑制技術1515.4干擾抑制技術15.4.4軟件干擾抑制技術

2.冗余技術程序“跑飛”后，最簡單