12傳感器抗干擾技術(shù)

1、2021-6-131 機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè) 自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程課程 第十二章第十二章 傳感器抗干擾技術(shù) 2013515 更新 2021-6-132 第十二章第十二章 檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 作為生產(chǎn)第一線的工程技術(shù)人員，經(jīng)常會(huì)作為生產(chǎn)第一線的工程技術(shù)人員，經(jīng)常會(huì) 遇到測(cè)控系統(tǒng)受到干擾而不能正常工作的情遇到測(cè)控系統(tǒng)受到干擾而不能正常工作的情 況。現(xiàn)在，況?，F(xiàn)在，“干擾干擾”這個(gè)名詞在某些場(chǎng)合常這個(gè)名詞在某些場(chǎng)合常 被被“騷擾騷擾”所代替。在這一章里，將給大家所代替。在這一章里，將給大家 介紹幾種常見的干擾，以及抗干擾的方法，介紹幾種常見的干

2、擾，以及抗干擾的方法， 還要介紹幾種行之有效的電磁兼容技術(shù)。還要介紹幾種行之有效的電磁兼容技術(shù)。 2021-6-133 做一個(gè)電磁干擾的小實(shí)驗(yàn)做一個(gè)電磁干擾的小實(shí)驗(yàn) 將一臺(tái)質(zhì)量不佳的將一臺(tái)質(zhì)量不佳的“電子鎮(zhèn)流器式臺(tái)燈電子鎮(zhèn)流器式臺(tái)燈”靠近靠近 示波器的探頭，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)示波器的顯示屏上出示波器的探頭，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)示波器的顯示屏上出 現(xiàn)大量約寬度為數(shù)現(xiàn)大量約寬度為數(shù)s的尖峰波形。的尖峰波形。 收音機(jī)了也會(huì)傳出令人煩躁的收音機(jī)了也會(huì)傳出令人煩躁的“吱吱吱吱”噪聲。噪聲。 第一節(jié)第一節(jié) 噪聲干擾及防護(hù)噪聲干擾及防護(hù) 在測(cè)量過程中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)總是有一些無在測(cè)量過程中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)總是有一些無 用的用的背景信

3、號(hào)與被測(cè)信號(hào)疊加在一起背景信號(hào)與被測(cè)信號(hào)疊加在一起，稱之為，稱之為 騷擾騷擾或或噪聲噪聲。如果騷擾引起設(shè)備或系統(tǒng)的性能。如果騷擾引起設(shè)備或系統(tǒng)的性能 下降時(shí)，稱之為下降時(shí)，稱之為干擾干擾。 衡量噪聲對(duì)有用信號(hào)的影響常用衡量噪聲對(duì)有用信號(hào)的影響常用信噪比信噪比 （S/N）來表示）來表示，它是指在信號(hào)通道中，它是指在信號(hào)通道中，有用信有用信 號(hào)功率號(hào)功率PS與噪聲功率與噪聲功率PN 之比之比，或，或有用信號(hào)電壓有用信號(hào)電壓 US與噪聲電壓與噪聲電壓UN 之比之比即：即： S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（）（dB） 信噪比信噪比（S/N）的）的計(jì)算舉例計(jì)算舉例

4、 在測(cè)量過程中在測(cè)量過程中應(yīng)盡量提高信噪比應(yīng)盡量提高信噪比， 以減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。以減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 例：在擴(kuò)音機(jī)輸入端測(cè)得：例：在擴(kuò)音機(jī)輸入端測(cè)得：話筒輸出的做報(bào)話筒輸出的做報(bào) 告者聲音的平均電壓為告者聲音的平均電壓為50mV， 50Hz干擾干擾“嗡嗡 嗡嗡”聲的電壓為聲的電壓為0.5mV，求信噪比求信噪比。 解解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 又問：當(dāng)又問：當(dāng)S/N分別為分別為20 dB、0 dB 、 - 20 dB 時(shí)，說明時(shí)，說明做報(bào)告者聲音與干擾聲音之間做報(bào)告者聲音與干擾聲音之間 各為什么關(guān)系各為什么關(guān)系？ 噪聲源及干擾源噪聲源及干擾源 一、

5、機(jī)械騷擾一、機(jī)械騷擾 機(jī)械振動(dòng)或沖擊使電機(jī)械振動(dòng)或沖擊使電 子檢測(cè)裝置中的元件發(fā)生子檢測(cè)裝置中的元件發(fā)生 振動(dòng)，改變了系統(tǒng)的電氣振動(dòng)，改變了系統(tǒng)的電氣 參數(shù)，造成可逆或不可逆參數(shù)，造成可逆或不可逆 的影響。的影響。 對(duì)機(jī)械對(duì)機(jī)械騷擾騷擾，可選用，可選用 專用減振彈簧專用減振彈簧- -橡膠墊腳橡膠墊腳 或吸振橡膠海綿墊來降低或吸振橡膠海綿墊來降低 系統(tǒng)的諧振頻率，吸收振系統(tǒng)的諧振頻率，吸收振 動(dòng)的能量，動(dòng)的能量， 從而減小系從而減小系 統(tǒng)的振幅。統(tǒng)的振幅。 橡膠橡膠 海綿軟墊海綿軟墊 橡膠墊腳及彈簧橡膠墊腳及彈簧 振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)（振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)（產(chǎn)品震動(dòng)試驗(yàn)產(chǎn)品震動(dòng)試驗(yàn)） 頻率、振幅均可調(diào)節(jié)頻率、振幅均

6、可調(diào)節(jié) 將被測(cè)儀器（如圖中的電子天平）固定在將被測(cè)儀器（如圖中的電子天平）固定在 振動(dòng)臺(tái)上，逐漸增大振幅，測(cè)試在不同頻率的振動(dòng)臺(tái)上，逐漸增大振幅，測(cè)試在不同頻率的 規(guī)定振幅下，產(chǎn)品指標(biāo)是否變化。規(guī)定振幅下，產(chǎn)品指標(biāo)是否變化。 固定固定 跌落試驗(yàn)跌落試驗(yàn) 產(chǎn)品在運(yùn)產(chǎn)品在運(yùn) 輸過程中常因輸過程中常因 為遭受劇烈震為遭受劇烈震 動(dòng)或跌落而損動(dòng)或跌落而損 壞或性能變差，壞或性能變差， 因此需要做抗因此需要做抗 跌落試驗(yàn)和測(cè)跌落試驗(yàn)和測(cè) 試。試。 跌落試驗(yàn)機(jī)跌落試驗(yàn)機(jī) 二、濕度及化學(xué)騷擾二、濕度及化學(xué)騷擾 當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度增加時(shí)，物當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度增加時(shí)，物 體表面就會(huì)附著一層水膜，并滲體表面就會(huì)附著一層水

7、膜，并滲 入材料內(nèi)部，入材料內(nèi)部，降低了絕緣強(qiáng)度，降低了絕緣強(qiáng)度， 造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象； 潮濕還會(huì)產(chǎn)生原電池電化學(xué)干擾潮濕還會(huì)產(chǎn)生原電池電化學(xué)干擾 電壓電壓。 某些化學(xué)物品如某些化學(xué)物品如酸、堿、鹽、酸、堿、鹽、 各種腐蝕性氣體以及沿海地區(qū)的各種腐蝕性氣體以及沿海地區(qū)的 鹽霧鹽霧也會(huì)造成與潮濕類似的漏電也會(huì)造成與潮濕類似的漏電 腐蝕現(xiàn)象，必須采取以下措施來腐蝕現(xiàn)象，必須采取以下措施來 加以保護(hù)：加以保護(hù)：浸漆、密封、浸漆、密封、 定期通電加熱驅(qū)潮定期通電加熱驅(qū)潮等。等。 用絕緣漆浸用絕緣漆浸 漬過的控制漬過的控制 變壓器變壓器 浸漆可防止水分浸漆可防止水分

8、進(jìn)入線圈內(nèi)部進(jìn)入線圈內(nèi)部 儀器設(shè)備的防潮試驗(yàn)儀器設(shè)備的防潮試驗(yàn) 噴淋試驗(yàn)噴淋試驗(yàn) 儀器設(shè)備的防潮試驗(yàn)（續(xù)）儀器設(shè)備的防潮試驗(yàn)（續(xù)） “步入式步入式”恒溫恒濕房恒溫恒濕房（參考（參考江蘇省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所江蘇省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所資料）資料） 體積：體積：25m3 3 ，溫度調(diào)節(jié)范圍：（，溫度調(diào)節(jié)范圍：（-40+80）， 濕度調(diào)節(jié)范圍：（濕度調(diào)節(jié)范圍：（3090）%RH 可用于進(jìn)行大型儀器設(shè)備的高低溫、恒定濕熱、可用于進(jìn)行大型儀器設(shè)備的高低溫、恒定濕熱、 交變濕熱試驗(yàn)交變濕熱試驗(yàn)。 三、熱騷擾三、熱騷擾 熱量，特別是溫度波動(dòng)以及不均勻的溫度熱量，特別是溫度波動(dòng)以及不均勻的溫度 場(chǎng)對(duì)檢測(cè)裝置的干擾

9、主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：場(chǎng)對(duì)檢測(cè)裝置的干擾主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 元件參數(shù)的變化（溫漂）元件參數(shù)的變化（溫漂）、接觸熱電勢(shì)干接觸熱電勢(shì)干 擾擾、元器件長(zhǎng)期在高溫下工作時(shí)，引起、元器件長(zhǎng)期在高溫下工作時(shí)，引起壽命和耐壽命和耐 壓等級(jí)降低壓等級(jí)降低等。等。 克服熱干擾的防護(hù)措施有：克服熱干擾的防護(hù)措施有： 選用低溫漂元件選用低溫漂元件，采取軟、硬件溫度補(bǔ)償采取軟、硬件溫度補(bǔ)償 措施措施，選用低功耗、低發(fā)熱元件選用低功耗、低發(fā)熱元件，提高元器件規(guī)提高元器件規(guī) 格余量格余量，儀器的前置輸入級(jí)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件儀器的前置輸入級(jí)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，加強(qiáng)加強(qiáng) 散熱、采用熱屏蔽散熱、采用熱屏蔽等。等。 散熱實(shí)例散熱實(shí)例

10、 散熱風(fēng)扇散熱風(fēng)扇 四、固有噪聲騷擾四、固有噪聲騷擾 在電路中，在電路中，電子元電子元 件本身產(chǎn)生的件本身產(chǎn)生的、具有隨具有隨 機(jī)性機(jī)性、寬頻帶的噪聲寬頻帶的噪聲稱稱 為為固有噪聲固有噪聲。最重要的最重要的 固有噪聲源是電阻熱噪固有噪聲源是電阻熱噪 聲聲、半導(dǎo)體散粒噪聲和半導(dǎo)體散粒噪聲和 接觸噪聲接觸噪聲等。固有噪聲等。固有噪聲 可以從喇叭或耳機(jī)中反可以從喇叭或耳機(jī)中反 映出來，但更多的時(shí)候映出來，但更多的時(shí)候 是是反映在輸出電壓的無反映在輸出電壓的無 規(guī)律跳變規(guī)律跳變上。上。 五、電、磁噪聲騷擾五、電、磁噪聲騷擾 電磁波可以電磁波可以通過電網(wǎng)通過電網(wǎng)以及以及直接輻射直接輻射 的形式傳播到離這

11、些噪聲源很遠(yuǎn)的檢測(cè)裝的形式傳播到離這些噪聲源很遠(yuǎn)的檢測(cè)裝 置中。在置中。在工頻輸電線附近也存在強(qiáng)大的交工頻輸電線附近也存在強(qiáng)大的交 變電場(chǎng)變電場(chǎng)，在，在強(qiáng)電流輸電線附近存在干擾磁強(qiáng)電流輸電線附近存在干擾磁 場(chǎng)場(chǎng)，他們將對(duì)十分靈敏的檢測(cè)裝置造成干，他們將對(duì)十分靈敏的檢測(cè)裝置造成干 擾。由于這些干擾源功率強(qiáng)大，要消除他擾。由于這些干擾源功率強(qiáng)大，要消除他 們的影響較為困難，必須采取多種措施來們的影響較為困難，必須采取多種措施來 防護(hù)。防護(hù)。 第二節(jié)第二節(jié) 檢測(cè)技術(shù)中的電磁兼容原理檢測(cè)技術(shù)中的電磁兼容原理 一、電磁兼容（一、電磁兼容（EMCEMC）概念）概念 我國(guó)從世紀(jì)我國(guó)從世紀(jì)8080年代至今已制

12、定了上百個(gè)年代至今已制定了上百個(gè) 電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制要求絕大多數(shù)電氣設(shè)電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制要求絕大多數(shù)電氣設(shè) 備必須通過相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的性能測(cè)試，否則備必須通過相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的性能測(cè)試，否則 為不合格產(chǎn)品。通俗地說，電磁兼容是指電子系為不合格產(chǎn)品。通俗地說，電磁兼容是指電子系 統(tǒng)在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能正常工作的能力，統(tǒng)在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能正常工作的能力， 而且還不允許產(chǎn)生超過規(guī)定的電磁干擾而且還不允許產(chǎn)生超過規(guī)定的電磁干擾 。 二、電磁干擾的來源二、電磁干擾的來源 電磁干擾源分為兩大類：電磁干擾源分為兩大類：自然界干擾自然界干擾 源源和和人為干擾源人為干擾源，后者是檢測(cè)系統(tǒng)

13、的主要干，后者是檢測(cè)系統(tǒng)的主要干 擾源。擾源。 1.1.自然界干擾源包括地球外層空間的宇自然界干擾源包括地球外層空間的宇 宙射電噪聲、太陽(yáng)耀斑輻射噪聲以及大氣層宙射電噪聲、太陽(yáng)耀斑輻射噪聲以及大氣層 的天電噪聲。后者的能量頻譜主要集中在的天電噪聲。后者的能量頻譜主要集中在 30MHz30MHz以下以下，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的影響較大。，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的影響較大。 2.2.人為干擾源又可分為人為干擾源又可分為有意發(fā)射干擾有意發(fā)射干擾源源 和和無意發(fā)射干擾無意發(fā)射干擾源。源。 自然界干擾源和人為干擾源自然界干擾源和人為干擾源 X光機(jī)產(chǎn)生大功率光機(jī)產(chǎn)生大功率 高頻干擾高頻干擾 閃電產(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾閃電產(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾

14、 自然界干擾源和人為干擾源（續(xù)）自然界干擾源和人為干擾源（續(xù)） 雷達(dá)會(huì)產(chǎn)生大功率高頻干擾雷達(dá)會(huì)產(chǎn)生大功率高頻干擾 變電站會(huì)產(chǎn)生變電站會(huì)產(chǎn)生 50Hz的高次的高次 諧波干擾以及諧波干擾以及 電暈放電干擾電暈放電干擾 電吹風(fēng)機(jī)干擾電視機(jī)的演示電吹風(fēng)機(jī)干擾電視機(jī)的演示 電吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)電吹風(fēng)機(jī)產(chǎn) 生的電磁波干擾生的電磁波干擾 以兩種途徑到達(dá)以兩種途徑到達(dá) 電視機(jī)：一是電視機(jī)：一是通通 過共用的電源插過共用的電源插 座座，二是，二是以空間以空間 電磁場(chǎng)傳輸?shù)姆诫姶艌?chǎng)傳輸?shù)姆?式由電視機(jī)的天式由電視機(jī)的天 線接收線接收。 由電源配電由電源配電 回路引入的回路引入的 干擾干擾 交流供配電線路在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布交流

15、供配電線路在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布相當(dāng)于一個(gè)吸相當(dāng)于一個(gè)吸 收各種干擾的網(wǎng)絡(luò)收各種干擾的網(wǎng)絡(luò), , 以以電路傳導(dǎo)的形式電路傳導(dǎo)的形式傳遍各處，傳遍各處，經(jīng)經(jīng) 檢測(cè)裝置的電源線進(jìn)入儀器內(nèi)部造成干擾檢測(cè)裝置的電源線進(jìn)入儀器內(nèi)部造成干擾。 電壓突變電壓突變和和交流電源波形畸變交流電源波形畸變使使工頻的高次諧波工頻的高次諧波 經(jīng)電源線進(jìn)入儀器的前級(jí)電路經(jīng)電源線進(jìn)入儀器的前級(jí)電路。 常見的大功率干擾有：常見的大功率干擾有：調(diào)壓或逆變電路中的晶閘調(diào)壓或逆變電路中的晶閘 管引起的大功率高次諧波干擾管引起的大功率高次諧波干擾、開關(guān)電源經(jīng)電源線往開關(guān)電源經(jīng)電源線往 外泄漏出的幾百千赫茲尖脈沖干擾外泄漏出的幾百千赫茲尖脈

16、沖干擾。 由電焊引起的干擾由電焊引起的干擾 電焊機(jī)電纜產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)干擾電焊機(jī)電纜產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)干擾 磁場(chǎng)交鏈磁場(chǎng)交鏈 信號(hào)線信號(hào)線 第三節(jié)第三節(jié) 電磁兼容技術(shù)電磁兼容技術(shù) 抗電磁干擾技術(shù)有時(shí)抗電磁干擾技術(shù)有時(shí)又稱為電磁兼容控制又稱為電磁兼容控制 技術(shù)技術(shù)?？刹捎??？刹捎闷茐母蓴_途徑破壞干擾途徑和和削弱檢測(cè)系統(tǒng)電削弱檢測(cè)系統(tǒng)電 路對(duì)干擾的敏感性路對(duì)干擾的敏感性等方法，常用的抗干擾措施等方法，常用的抗干擾措施 有有屏蔽屏蔽、接地接地、退耦退耦、濾波濾波、光電隔離光電隔離等技術(shù)。等技術(shù)。 一、屏蔽技術(shù)一、屏蔽技術(shù) 利用利用金屬材料制金屬材料制 成容器成容器，將需要防護(hù)將需要防護(hù) 的電路包圍在其中的電路包圍

17、在其中， 可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng) 耦合干擾的方法稱為耦合干擾的方法稱為 屏蔽。屏蔽可分為屏蔽。屏蔽可分為靜靜 電屏蔽電屏蔽、低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽 和和電磁屏蔽電磁屏蔽等幾種。等幾種。 根據(jù)不同的對(duì)象，使根據(jù)不同的對(duì)象，使 用不同的屏蔽方式。用不同的屏蔽方式。 未加屏蔽罩時(shí)，中頻變未加屏蔽罩時(shí)，中頻變 壓器線圈易受外界干擾。壓器線圈易受外界干擾。 加屏蔽罩后的中頻變壓器加屏蔽罩后的中頻變壓器 1.靜電屏蔽靜電屏蔽 靜電屏蔽是靜電屏蔽是用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金 屬為材料制作成封閉的金屬容器屬為材料制作成封閉的金屬容器，并與地線，并與地線 連接，把需要屏蔽的電路

18、置于其中，使連接，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部外部 干擾電場(chǎng)的電力場(chǎng)不影響其內(nèi)部的電路干擾電場(chǎng)的電力場(chǎng)不影響其內(nèi)部的電路。反。反 之，之，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電力線也無法影響外電內(nèi)部電路產(chǎn)生的電力線也無法影響外電 路路。靜電屏蔽的容器器壁上。靜電屏蔽的容器器壁上允許有較小的孔允許有較小的孔 洞洞（作為引線孔或調(diào)試孔）它對(duì)屏蔽的影響（作為引線孔或調(diào)試孔）它對(duì)屏蔽的影響 不大。不大。 各種靜電屏蔽各種靜電屏蔽 儀器設(shè)備的屏蔽儀器設(shè)備的屏蔽 外殼必須接地外殼必須接地 帶孔屏蔽板帶孔屏蔽板 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏蔽（續(xù)） 自制的自制的屏蔽屏蔽罩罩 通風(fēng)屏蔽窗通風(fēng)屏蔽窗 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏

19、蔽（續(xù)） 開關(guān)電源采用帶孔的屏開關(guān)電源采用帶孔的屏 蔽外殼，既可散熱，又蔽外殼，既可散熱，又 可可防止電磁干擾外泄防止電磁干擾外泄 各種靜電屏蔽（續(xù)）各種靜電屏蔽（續(xù)） 帶調(diào)試孔的屏蔽盒帶調(diào)試孔的屏蔽盒 屏蔽線屏蔽線 三絞扭屏蔽線三絞扭屏蔽線 銅芯銅芯 4對(duì)對(duì)雙絞扭屏蔽線雙絞扭屏蔽線 （屏蔽層接地）（屏蔽層接地） 聚氟乙烯聚氟乙烯 絕緣層絕緣層 銅線編織網(wǎng)銅線編織網(wǎng) （接地）（接地） 2.低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽 低頻磁屏蔽是用來低頻磁屏蔽是用來隔離低頻（主要指隔離低頻（主要指 50Hz）磁場(chǎng)）磁場(chǎng)和和固定磁場(chǎng)（也稱靜磁場(chǎng)，其幅固定磁場(chǎng)（也稱靜磁場(chǎng)，其幅 度、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的度、

20、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的 磁場(chǎng)）磁場(chǎng)）耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或 靜電屏蔽盒對(duì)低頻磁場(chǎng)不起隔離作用。必須靜電屏蔽盒對(duì)低頻磁場(chǎng)不起隔離作用。必須 采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便，以便讓低頻干擾讓低頻干擾 磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使，使 低頻磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場(chǎng)耦合低頻磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場(chǎng)耦合 干擾的影響。有時(shí)還將屏蔽線穿在干擾的影響。有時(shí)還將屏蔽線穿在接地接地的鐵的鐵 質(zhì)蛇皮管或普通鐵管內(nèi)，質(zhì)蛇皮管或普通鐵管內(nèi)，同時(shí)達(dá)到靜電屏蔽同時(shí)達(dá)到靜電屏蔽 和低頻屏蔽的目的。

21、和低頻屏蔽的目的。 低頻磁屏蔽舉例低頻磁屏蔽舉例 多數(shù)儀器的外殼采用導(dǎo)磁多數(shù)儀器的外殼采用導(dǎo)磁 材料（例如：鐵質(zhì)機(jī)殼）作屏材料（例如：鐵質(zhì)機(jī)殼）作屏 蔽層蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁，讓低頻干擾磁力線從磁 阻很小的磁屏蔽層上通過，使阻很小的磁屏蔽層上通過，使 受外殼保護(hù)的內(nèi)部電路免受低受外殼保護(hù)的內(nèi)部電路免受低 頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響。頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響。如果如果 將外殼接地，則同時(shí)達(dá)到靜電將外殼接地，則同時(shí)達(dá)到靜電 屏蔽和低頻磁屏蔽的目的屏蔽和低頻磁屏蔽的目的。 參考中國(guó)（廈門）微波高頻通信設(shè)備銷售公司資料參考中國(guó)（廈門）微波高頻通信設(shè)備銷售公司資料 3.電磁屏蔽電磁屏蔽 電磁屏蔽是電磁屏蔽是

22、采用導(dǎo)電良好的采用導(dǎo)電良好的 金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等等 不同的外形，將被保護(hù)的電路包不同的外形，將被保護(hù)的電路包 圍在其中。它屏蔽的干擾圍在其中。它屏蔽的干擾對(duì)象是對(duì)象是 高頻（高頻（40kHz以上）磁場(chǎng)以上）磁場(chǎng)。 干擾源產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)遇到干擾源產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)遇到 導(dǎo)電良好的電磁屏蔽層時(shí)，就導(dǎo)電良好的電磁屏蔽層時(shí)，就在在 其外表面感應(yīng)出同頻率的電渦流其外表面感應(yīng)出同頻率的電渦流， 從而從而消耗了高頻干擾源磁場(chǎng)的能消耗了高頻干擾源磁場(chǎng)的能 量量。其次，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)。其次，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè) 新的磁場(chǎng)，抵消了一部分干擾磁新的磁場(chǎng)，抵消了一部分干擾磁 場(chǎng)的能量

23、，從而場(chǎng)的能量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)使電磁屏蔽層內(nèi) 部的部的電路免受高頻干擾磁場(chǎng)的影電路免受高頻干擾磁場(chǎng)的影 響響。 鍍銅鍍銅電磁屏蔽盒電磁屏蔽盒 軍用屏蔽帳篷軍用屏蔽帳篷 幾種用幾種用導(dǎo)電纖維材導(dǎo)電纖維材 料編織而成的軍用料編織而成的軍用 電磁屏蔽器材電磁屏蔽器材 （參考（參考常州雷寧電磁屏蔽設(shè)備公司資料）常州雷寧電磁屏蔽設(shè)備公司資料） 軍用軍用 電子方艙電子方艙屏蔽通信車屏蔽通信車 防電磁波屏蔽圍裙防電磁波屏蔽圍裙 幾種用幾種用導(dǎo)電纖維材料編織而成的導(dǎo)電纖維材料編織而成的 電磁屏蔽服電磁屏蔽服 輻射源輻射源 防電磁波防電磁波 屏蔽服裝屏蔽服裝 防電磁波屏蔽防電磁波屏蔽 圍裙的使用圍裙的使用

24、屏蔽室屏蔽室 導(dǎo)電導(dǎo)電PVC地板地板 用于防靜電及用于防靜電及 底部底部屏蔽屏蔽 干擾信號(hào)無法穿透干擾信號(hào)無法穿透 鋼板屏蔽室鋼板屏蔽室 二、接地技術(shù)二、接地技術(shù) （一）地線的種類（一）地線的種類 接地起源于接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主 要著眼于安全要著眼于安全。這種地線也稱為。這種地線也稱為“保安地線保安地線” ” 。 它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。它的接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。 對(duì)于儀器、通訊、計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)來說，對(duì)于儀器、通訊、計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)來說， “地線地線”多是指多是指電信號(hào)的基準(zhǔn)電位，也稱為電信號(hào)的基準(zhǔn)電位，也稱為“公共公共 參

25、考端參考端”，它除了作為各級(jí)電路的電流通道之外，它除了作為各級(jí)電路的電流通道之外， 還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它 可以接大地，也可以與大地隔絕可以接大地，也可以與大地隔絕。 四種觸電情況四種觸電情況 保安地線保安地線 電烙鐵的外殼電烙鐵的外殼 必須良好地接大地必須良好地接大地， 以保證人身安全以以保證人身安全以 及焊接對(duì)象不致被及焊接對(duì)象不致被 靜電擊穿。靜電擊穿。 接大地與防靜電的關(guān)系接大地與防靜電的關(guān)系 人在工頻電場(chǎng)中工作人在工頻電場(chǎng)中工作 時(shí)，身體可能時(shí)，身體可能感應(yīng)出幾十感應(yīng)出幾十 伏以上的電壓伏以上的電壓；當(dāng)人在地；當(dāng)人在地

26、 板上行走時(shí)，也可能因摩板上行走時(shí)，也可能因摩 擦而帶上擦而帶上幾百伏以上的靜幾百伏以上的靜 電電。因此在焊接集成電路。因此在焊接集成電路 時(shí)，人體必須良好地接大時(shí)，人體必須良好地接大 地，以保證集成電路的地，以保證集成電路的 CMOS輸入端輸入端不致被靜電不致被靜電 擊穿。擊穿。人體接地的方法人體接地的方法之之 一是帶上接地的一是帶上接地的防靜電手防靜電手 腕帶腕帶。 防靜電手腕帶防靜電手腕帶 防靜電手腕帶防靜電手腕帶 的使用的使用 接地接地 信號(hào)地線分類信號(hào)地線分類 1.1.模擬信號(hào)地線模擬信號(hào)地線 模擬信號(hào)地線是模擬信號(hào)的零信號(hào)電模擬信號(hào)地線是模擬信號(hào)的零信號(hào)電 位公共線位公共線。因?yàn)槟?/p>

27、擬信號(hào)電壓多數(shù)情況下。因?yàn)槟M信號(hào)電壓多數(shù)情況下 均較弱、均較弱、易受干擾易受干擾，易形成級(jí)間不希望的，易形成級(jí)間不希望的 反饋，所以反饋，所以模擬信號(hào)地線的橫截面積應(yīng)盡模擬信號(hào)地線的橫截面積應(yīng)盡 量大些量大些。 2.2.數(shù)字模擬地線數(shù)字模擬地線 數(shù)字信號(hào)地線是數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)地線是數(shù)字信號(hào)的零電平公零電平公 共線。共線。由于數(shù)字信號(hào)處于由于數(shù)字信號(hào)處于脈沖工作狀態(tài)脈沖工作狀態(tài)，動(dòng)，動(dòng) 態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成成 為微弱模擬信號(hào)的干擾源為微弱模擬信號(hào)的干擾源. . 為了避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾，為了避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾， 兩者的地

28、線應(yīng)兩者的地線應(yīng)分別設(shè)置分別設(shè)置為宜為宜，否則會(huì)嚴(yán)重干，否則會(huì)嚴(yán)重干 擾模擬信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。擾模擬信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。 接地改錯(cuò)接地改錯(cuò) 圖示為圖示為數(shù)字電路干擾模擬電路的例子數(shù)字電路干擾模擬電路的例子。該圖錯(cuò)誤。該圖錯(cuò)誤 地將數(shù)字面板表的地將數(shù)字面板表的電源負(fù)極電源負(fù)極（有較大的數(shù)字脈沖電流）（有較大的數(shù)字脈沖電流） 與被測(cè)電壓（與被測(cè)電壓（易受干擾的模擬信號(hào)易受干擾的模擬信號(hào)）的負(fù)極在數(shù)字面）的負(fù)極在數(shù)字面 板表的接插件上用一根地線連接到印制電路板上，就板表的接插件上用一根地線連接到印制電路板上，就 會(huì)使會(huì)使數(shù)字面板表的示值跳動(dòng)不止數(shù)字面板表的示值跳動(dòng)不止。如果。如果將數(shù)字電路的將數(shù)字電路的

29、地線與模擬電路的地線分開設(shè)置地線與模擬電路的地線分開設(shè)置就能有效地消除這種就能有效地消除這種 干擾。干擾。請(qǐng)指出地線的錯(cuò)誤之處，并改正之。請(qǐng)指出地線的錯(cuò)誤之處，并改正之。 3.3.信號(hào)源地線信號(hào)源地線 傳感器可看作是測(cè)量裝置的信號(hào)源傳感器可看作是測(cè)量裝置的信號(hào)源，多，多 數(shù)情況下數(shù)情況下信號(hào)較為微弱信號(hào)較為微弱。通常傳感器安裝在。通常傳感器安裝在 生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，而測(cè)量裝置設(shè)在離現(xiàn)場(chǎng)一定生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，而測(cè)量裝置設(shè)在離現(xiàn)場(chǎng)一定 距離的控制室內(nèi)，從測(cè)量裝置的角度看，可距離的控制室內(nèi)，從測(cè)量裝置的角度看，可 以認(rèn)為以認(rèn)為傳感器的公共參考端就是信號(hào)源地線傳感器的公共參考端就是信號(hào)源地線， 它必須與測(cè)量裝

30、置進(jìn)行正確的連接才能提高它必須與測(cè)量裝置進(jìn)行正確的連接才能提高 整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力。 4.4.負(fù)載地線負(fù)載地線 負(fù)載的電流一般都比前級(jí)信號(hào)電流大得多負(fù)載的電流一般都比前級(jí)信號(hào)電流大得多，負(fù)，負(fù) 載地線上的電流有載地線上的電流有可能干擾前級(jí)微弱的信號(hào)可能干擾前級(jí)微弱的信號(hào)，因此，因此 負(fù)載地線必須與其他信號(hào)地線分開負(fù)載地線必須與其他信號(hào)地線分開。 例如，若誤將喇叭的負(fù)極（接地線）與擴(kuò)音機(jī)例如，若誤將喇叭的負(fù)極（接地線）與擴(kuò)音機(jī) 話筒的屏蔽線碰在一起，就相當(dāng)于負(fù)載地線與信號(hào)話筒的屏蔽線碰在一起，就相當(dāng)于負(fù)載地線與信號(hào) 地線合并，可能引起嘯叫。又如當(dāng)負(fù)載是繼電器時(shí)，地

31、線合并，可能引起嘯叫。又如當(dāng)負(fù)載是繼電器時(shí)， 繼電器觸點(diǎn)閉合和斷開的瞬間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容繼電器觸點(diǎn)閉合和斷開的瞬間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容 易反饋到前級(jí)，造成干擾，因此應(yīng)正確連接。易反饋到前級(jí)，造成干擾，因此應(yīng)正確連接。 （二）（二）一點(diǎn)接地原則一點(diǎn)接地原則 對(duì)于模擬信號(hào)地線、對(duì)于模擬信號(hào)地線、數(shù)字信號(hào)地線數(shù)字信號(hào)地線、信號(hào)信號(hào) 源地線源地線、負(fù)載地線負(fù)載地線等幾種地線等幾種地線一般應(yīng)分別設(shè)置，一般應(yīng)分別設(shè)置， 在電位需要連通時(shí)，也必須仔細(xì)選擇合適的點(diǎn)，在電位需要連通時(shí)，也必須仔細(xì)選擇合適的點(diǎn)， 在一個(gè)地方相連在一個(gè)地方相連，才能消除各地線之間的干擾。，才能消除各地線之間的干擾。 1.單級(jí)電路的一

32、點(diǎn)接地原則單級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則 考慮到考慮到 加工工藝，加工工藝， 在實(shí)際的印在實(shí)際的印 制電路板設(shè)制電路板設(shè) 計(jì)中，只能計(jì)中，只能 做到做到各接地各接地 點(diǎn)盡量靠近點(diǎn)盡量靠近、 并并加大地線加大地線 的寬度的寬度。 1接線端子接線端子 2印制板安裝孔印制板安裝孔 3接地母線接地母線 44高頻變壓器屏蔽外殼接地點(diǎn)高頻變壓器屏蔽外殼接地點(diǎn) 2.多級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則多級(jí)電路的一點(diǎn)接地原則 若將多級(jí)電路的地線逐級(jí)串聯(lián)，在若將多級(jí)電路的地線逐級(jí)串聯(lián)，在最后最后 一段地線上將存在一定的對(duì)地電位差一段地線上將存在一定的對(duì)地電位差，有可，有可 能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，應(yīng)采取并聯(lián)接地方

33、應(yīng)采取并聯(lián)接地方 式，才不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之間的相互干擾。式，才不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之間的相互干擾。( (圖圖 12-16)12-16) 設(shè)計(jì)多級(jí)電路的地線應(yīng)注意以下兩個(gè)原設(shè)計(jì)多級(jí)電路的地線應(yīng)注意以下兩個(gè)原 則：一是則：一是公用地線截面積應(yīng)盡量大些公用地線截面積應(yīng)盡量大些，以減，以減 小地線的內(nèi)阻，二是小地線的內(nèi)阻，二是應(yīng)把電流最大的電路放應(yīng)把電流最大的電路放 在距電源的接地點(diǎn)最近的地方在距電源的接地點(diǎn)最近的地方。 大面積接地大面積接地 當(dāng)當(dāng)頻率較高時(shí)，應(yīng)采頻率較高時(shí)，應(yīng)采 取大面積的地線取大面積的地線。這時(shí)。這時(shí)允允 許許“多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地”，這是因，這是因 為為接地面積十分大接地面積十分大，內(nèi)阻，內(nèi)

34、阻 很低，事實(shí)上相當(dāng)于一點(diǎn)很低，事實(shí)上相當(dāng)于一點(diǎn) 接地，接地，不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之不易產(chǎn)生級(jí)與級(jí)之 間的共阻耦合間的共阻耦合。 檢測(cè)系統(tǒng)一點(diǎn)接地原則的改錯(cuò)檢測(cè)系統(tǒng)一點(diǎn)接地原則的改錯(cuò) 請(qǐng)指出下圖的接地錯(cuò)誤請(qǐng)指出下圖的接地錯(cuò)誤 三、濾波技術(shù)三、濾波技術(shù) 濾波器是濾波器是抑制交流差模干擾抑制交流差模干擾的有效手段之一。的有效手段之一。 有有RCRC濾波器濾波器和和LCLC濾波器濾波器等幾種。等幾種。 1. RC濾波器濾波器：當(dāng)信號(hào)源為熱電偶、應(yīng)變片等：當(dāng)信號(hào)源為熱電偶、應(yīng)變片等信信 號(hào)變化緩慢的傳感器號(hào)變化緩慢的傳感器時(shí)，利用時(shí)，利用小體積、低成本小體積、低成本的無的無 源源RCRC低通濾波器將對(duì)串模干

35、擾有較好的抑制效果。低通濾波器將對(duì)串模干擾有較好的抑制效果。 a）單節(jié)）單節(jié)RC濾波器與放大器的連接濾波器與放大器的連接 b）雙節(jié)）雙節(jié)RC濾波器濾波器 c）低通濾波器圖形符號(hào)）低通濾波器圖形符號(hào) d）頻率特性）頻率特性 2.2.交流電源濾波器交流電源濾波器 電源網(wǎng)絡(luò)吸收了各種高、低頻噪聲，對(duì)此常電源網(wǎng)絡(luò)吸收了各種高、低頻噪聲，對(duì)此常 用用壓降較小壓降較小的的LC濾波器濾波器來抑制混入電源的噪聲來抑制混入電源的噪聲。 交流電源濾波器外形交流電源濾波器外形 交流電源濾波器的內(nèi)部電路交流電源濾波器的內(nèi)部電路 圖中的圖中的100 H電感、電感、0.1 F電容組成高頻濾波器電容組成高頻濾波器， 用于用

36、于吸收從電源線傳導(dǎo)進(jìn)來的中短波段的高頻噪聲干吸收從電源線傳導(dǎo)進(jìn)來的中短波段的高頻噪聲干 擾擾；圖中；圖中兩只對(duì)稱的兩只對(duì)稱的5mH電感是由繞在同一只鐵心兩電感是由繞在同一只鐵心兩 側(cè)、匝數(shù)相等的電感繞組構(gòu)成的，稱為共模電感側(cè)、匝數(shù)相等的電感繞組構(gòu)成的，稱為共模電感，用，用 于于吸收因電源波形畸變而產(chǎn)生的諧波干擾吸收因電源波形畸變而產(chǎn)生的諧波干擾；圖中的；圖中的壓壓 敏電阻用于吸收因雷擊等引起的浪涌電壓干擾敏電阻用于吸收因雷擊等引起的浪涌電壓干擾。 交流電源濾波器的內(nèi)部電路（續(xù)）交流電源濾波器的內(nèi)部電路（續(xù)） 共模電感共模電感 差模電感差模電感 交流電源濾波器外形（續(xù)）交流電源濾波器外形（續(xù)） 用戶可根據(jù)用戶可根據(jù) 需要，選擇內(nèi)部需要，選擇內(nèi)部 包含一級(jí)包含一級(jí)LC或或兩兩 級(jí)甚至三級(jí)級(jí)甚至三級(jí)LC的的 電源濾波器。使電源濾波器。使 用時(shí)用時(shí)外殼需要良外殼需要良 好接大地好接大地。 右圖的電源右圖的電源 濾波器濾波器共有幾級(jí)共有幾級(jí) LC濾波電路？濾波電路？ 交流電源濾波器外形交流電源濾波器外形 帶帶交流電源交流電源 濾波器的插座濾波器的插座 開關(guān)電源內(nèi)部的電源濾波器及共模電感開關(guān)電源內(nèi)部的電源濾波器