第四次課 第二章 干擾和噪聲

醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾楊智zhiyang@辦公室：4632017.09.11上次課程內(nèi)容回顧生物電位產(chǎn)生機(jī)理神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)腦電、心電、肌電、胃電、眼電非電信號(hào)：磁信號(hào)、聲、溫度生物學(xué)電極電極電位極化電位宏電極（體表、植入）、微電極（金屬、玻璃）醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第三章信號(hào)處理1噪聲和干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾2澳大利亞帕克斯天文臺(tái)的神秘信號(hào)Extraterrestrialmessages!!!

醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾3主要內(nèi)容第一節(jié)生物電信號(hào)測(cè)量中的電磁干擾電磁干擾的特征電磁干擾源和引入（耦合）途徑干擾的抑制方法第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲噪聲的一般性質(zhì)和類型描述放大器噪聲性能的參數(shù)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾4第一節(jié)人體在電子測(cè)量中的電磁干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾EMI：頭疼的問(wèn)題，一種污染EMC：要達(dá)到解決問(wèn)題的目標(biāo)狀態(tài)5生理信號(hào)測(cè)量中的電磁干擾途徑醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾干擾進(jìn)入測(cè)量信號(hào)的途徑：因此，抗干擾的方法就是抑制干擾源切斷耦合通道降低電路對(duì)干擾的敏感性6干擾源醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾一切產(chǎn)生電磁場(chǎng)并影響周圍其它電路正常工作的設(shè)備或物體均可稱為干擾源。干擾使電子儀器性能下降，或無(wú)法正常工作。電磁干擾可分為：來(lái)源分類：自然干擾和人為干擾特點(diǎn)分類：連續(xù)干擾、間歇干擾和瞬間干擾干擾源的列子：幾乎無(wú)處不在，宇宙射線、太陽(yáng)黑子、開關(guān)、工頻、無(wú)線電。。。7干擾源醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾8人體電信號(hào)參數(shù)特點(diǎn)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾AEP：AuditoryevokedpotentialSEP：SomatosensoryevokedpotentialPCG:PhonocardiogramVEP:visualevokedpotentialERG:ElectroretinogramENG:Electroneurogram9電磁干擾的耦合途徑醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾三種主要途徑：傳導(dǎo)耦合：經(jīng)導(dǎo)線把干擾直接引入系統(tǒng)，如通過(guò)未良好濾波或隔離的電源、接地線等。？10電磁干擾的耦合途徑醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾三種主要途徑：傳導(dǎo)耦合：經(jīng)導(dǎo)線把干擾直接引入系統(tǒng)，如通過(guò)未良好濾波或隔離的電源、接地線等。？11醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾經(jīng)公共阻抗耦合：如兩個(gè)電路系統(tǒng)之間存在公共阻抗，當(dāng)一個(gè)電路系統(tǒng)的電流發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)共有阻抗時(shí)，在另一個(gè)電路中產(chǎn)生干擾。也是傳導(dǎo)耦合12醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾電磁場(chǎng)耦合：感應(yīng)場(chǎng)輻射場(chǎng)

輻射源：電磁波、通信射頻、工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備耦合場(chǎng)：近場(chǎng)耦合：電容性和電感性耦合遠(yuǎn)場(chǎng)耦合：通過(guò)電源線、電極線主要形式

13醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾近場(chǎng)中，需要區(qū)分場(chǎng)的特性：磁場(chǎng)為主體：場(chǎng)源為大電流低電壓，干擾經(jīng)電感性耦合進(jìn)入電路；電場(chǎng)為主體：場(chǎng)源為小電流高電壓，干擾經(jīng)電容性耦合進(jìn)入電路。拉桿式天線（高阻）環(huán)形天線（低阻）14電容性耦合醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾分布電容：元件和元件、導(dǎo)線和導(dǎo)線、導(dǎo)線和元件、導(dǎo)線（元件）和結(jié)構(gòu)；電容性耦合：干擾通過(guò)分布電容感應(yīng)到其它元件、導(dǎo)線、結(jié)構(gòu)上的現(xiàn)象。

15電容性耦合醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

16電容性耦合醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

干擾頻率曲線：減小C就可對(duì)干擾進(jìn)行抑制。17例：心電信號(hào)的干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

18例：心電信號(hào)的干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

19電容性耦合的抑制醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

導(dǎo)線的屏蔽使之與干擾源之間的分布電容Ｃ很小，因此干擾被抑制。20電感性耦合醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾干擾電流產(chǎn)生的時(shí)變磁通量在敏感電路（回路）中產(chǎn)生干擾電動(dòng)勢(shì)。系統(tǒng)內(nèi)部因素：線圈或變壓器漏磁系統(tǒng)外部因素：兩根導(dǎo)線長(zhǎng)距離平行架設(shè)

21電感性耦合醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾互感：電路I和電路II通過(guò)磁通的互相影響。

兩個(gè)回路之間的電感性耦合又稱之為磁耦合。22電感性耦合的抑制醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

23電感性耦合的抑制：實(shí)例醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾24生物信號(hào)測(cè)量中的干擾抑制醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾基本方法：接地、屏蔽。接地：安全接地：又稱保護(hù)接地工作接地：為信號(hào)設(shè)立基準(zhǔn)電位導(dǎo)線都有電阻高頻時(shí)阻抗復(fù)雜，或超過(guò)電阻分開的接地點(diǎn)并非等電位交流電源的地線不能為信號(hào)地線25工作接地的特點(diǎn)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾工作接地形式：一點(diǎn)接地26工作接地的特點(diǎn)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾工作接地形式：多點(diǎn)接地：各系統(tǒng)地線分別接至低阻地線排上可以避免高頻時(shí)的地線感抗地線間的電感耦合地線分布電容的耦合27工作接地的特點(diǎn)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾工作接地形式：?jiǎn)吸c(diǎn)接地：用于信號(hào)頻率〈1MHz多點(diǎn)接地：

用于信號(hào)頻率〉10MHz低電平系統(tǒng)、高電平系統(tǒng)及功率系統(tǒng)應(yīng)分別接地低電平地線：信號(hào)地線功率地線：繼電器、電機(jī)、大電流驅(qū)動(dòng)電源機(jī)殼地線：金屬件地線，接交流電源零線。28敏感回路接地造成的干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

29敏感回路接地造成的干擾醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

30接地干擾的抑制醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾

31屏蔽醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以抑制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。用屏蔽體把元器件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái)，防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散；用屏蔽體把接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái)，防止它們受到外界電磁場(chǎng)的影響。32屏蔽抗干擾的方式醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾屏蔽體對(duì)外部干擾電磁波和內(nèi)部電磁波都起著吸收能量、反射能量的作用，因而具有減弱干擾的功能。33屏蔽的對(duì)象和對(duì)策醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾針對(duì)不同頻段電磁波，需采取不同的屏蔽方法：當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí)，采用高電導(dǎo)率金屬材料，如銅、鋁等，產(chǎn)生集膚效應(yīng)（渦流），衰減外來(lái)的電磁波；當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較低時(shí)，需要采用鐵磁材料，電磁場(chǎng)在其內(nèi)的衰減元快于銅、鋁，同時(shí)可有效形成凈磁屏蔽。如對(duì)高、低頻電磁場(chǎng)都有較好的屏蔽時(shí)，往往需不同金屬材料組成的多層屏蔽體。34影響屏蔽效果的因素醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的；屏蔽體不同部分的結(jié)合處

電磁泄漏縫隙不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體；對(duì)干擾產(chǎn)生泄露和引入解決辦法：填充彈性導(dǎo)電材料（如電磁密封線圈）。35電磁波的屏蔽原理醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾吸收損耗：電磁波通過(guò)金屬介質(zhì)時(shí)，其感應(yīng)電流造成的熱損耗。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度衰減公式為：

36實(shí)際的電磁屏蔽體的選擇原則醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾底板和機(jī)殼：用于反射干擾，為良導(dǎo)體，如銅、鋁等，用來(lái)屏蔽電場(chǎng)。磁場(chǎng)的屏蔽：鐵磁材料，如高導(dǎo)磁率合金，如含鐵。在強(qiáng)電磁環(huán)境中：材料需能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)的兩種成分，結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。對(duì)于塑料殼體，內(nèi)壁噴涂屏蔽層或參入金屬纖維。必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性，控制進(jìn)出機(jī)殼的泄露輻射。37其它抑制干擾的方法醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第一節(jié)人體電子測(cè)量中的電磁干擾隔離去耦（電源線RC，RL高頻去耦）濾波，如系統(tǒng)內(nèi)部的輻射干擾源的抑制：耗能電路（或吸收電路）：38第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲噪聲是電路系統(tǒng)內(nèi)部固有的，是測(cè)量精度的限制因素。不能用屏蔽、接地等方法有效抑制。通過(guò)合理的低噪聲電路設(shè)計(jì)，可有效抑制噪聲。39噪聲的一般性質(zhì)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

40噪聲的一般性質(zhì)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

41電路系統(tǒng)中的主要噪聲類型醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

42電路系統(tǒng)中的主要噪聲類型醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

43電路系統(tǒng)中的主要噪聲類型醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

44描述放大器噪聲性能的參數(shù)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

45描述放大器噪聲性能的參數(shù)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

46描述放大器噪聲性能的參數(shù)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲

因此，前面的等效噪聲源模型是合理的47器件噪聲模型：電阻的噪聲醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲48器件噪聲模型：電容的噪聲醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲49器件噪聲模型：運(yùn)算放大器的噪聲醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲50小結(jié)第一節(jié)生物電信號(hào)測(cè)量中的電磁干擾電磁干擾的特征電磁干擾源和引入（耦合）途徑干擾的抑制方法第二節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的噪聲噪聲的一般性質(zhì)和類型描述放大器噪聲性能的參數(shù)醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第二章生物信息測(cè)量中的噪聲與干擾51第一次實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第四章生物電測(cè)量?jī)x器第一次實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)電路儀器放大器（同相并聯(lián)前置放大）原理電路52第一次實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第四章生物電測(cè)量?jī)x器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容53非電生物信號(hào)的測(cè)量醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第四章生物電測(cè)量?jī)x器預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每次實(shí)驗(yàn)前交預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，含如下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)或原理、詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期結(jié)果、可能的問(wèn)題和注意事項(xiàng)；必須手寫；實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每次實(shí)驗(yàn)前交上次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，含預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、和預(yù)期結(jié)果的比較、討論和結(jié)論。可以接續(xù)預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告手寫版，也可以是電子版。實(shí)驗(yàn)要求54期中大作業(yè)（綜述報(bào)告）醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)

第四章生物電測(cè)量?jī)x器期中大作業(yè)（綜述報(bào)告）生物電信號(hào)非電生物信號(hào)