熱敏電阻的長(zhǎng)線(xiàn)測(cè)量抗干擾方法

1、把現(xiàn)場(chǎng)干擾引進(jìn)補(bǔ)償電路中1?，F(xiàn)場(chǎng)干擾在長(zhǎng)線(xiàn)中會(huì)引起振蕩，因?yàn)槟悴蓸拥氖请娏髦?，干擾可等效為電流。2。 把R1串聯(lián)在恒流源中，使干擾電流經(jīng)過(guò)R1,干擾便等效成恒流源的變化而被抵消。3。 以電壓形式存在的干擾頻率較高，而你的測(cè)量速度只有100Hz，容易濾除，只要在檢測(cè)電 路中稍加濾波就可以。4。建議使用 4 線(xiàn)橋式接法（ 4 端電阻式）， 3 線(xiàn)接法在強(qiáng)干擾環(huán)境中可能會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)?3 線(xiàn)接法有一個(gè)隱含的假設(shè)，假設(shè)引線(xiàn)電阻 < < 橋臂電阻，在強(qiáng)干擾環(huán)境中，長(zhǎng)線(xiàn)的電感往 往會(huì)使引線(xiàn)阻抗成倍增大。你沒(méi)有采用電橋 你沒(méi)有采用電橋應(yīng)該是不對(duì)的，首先你的信號(hào)采集電路完全取決于恒流源，稍有波動(dòng)就

2、會(huì)產(chǎn)生很大誤差，另外做一個(gè)好的恒流源也非常不容易。所以建議你可能的情況下將PT100放到電橋的一個(gè)臂上。另外，硬件的問(wèn)題也可以軟件解決，比如，PT的溫度曲線(xiàn)是比較規(guī)則的，可以在程序設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)償表放在ROM中，根據(jù)測(cè)得的溫度查表求出補(bǔ)償值。另外，你說(shuō)的那種波動(dòng)很可能是你的恒流源波動(dòng)造成的。謝謝！我沒(méi)有采用電橋，主要是因?yàn)殡姌驅(qū)刂x謝！我沒(méi)有采用電橋，主要是因?yàn)殡姌驅(qū)囟鹊姆秶碗姌虻墓╇婋娫匆笥邢拗?。我?正在修改基于電橋的印刷電路板。我在程序里沒(méi)有采用查表的方法，而是采用了擬合公式的 計(jì)算方法。 詳細(xì)內(nèi)容 模擬傳感器的抗干擾措施一、前言模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防

3、建設(shè)，還是在日常生活、教育事業(yè) 以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，處處可見(jiàn)模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中，都有 一個(gè)如何使其測(cè)量精度達(dá)到最高的問(wèn)題。而眾多的干擾一直影響著傳感器的測(cè)量精度，如： 現(xiàn)場(chǎng)大耗能設(shè)備多，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖 脈沖干擾；工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過(guò)壓（涉縣鋼鐵廠(chǎng)供電電壓在160V310V波動(dòng)），常常達(dá)到額定電壓的 35左右，這種惡劣的供電有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾分鐘、幾小時(shí)，甚至幾天；各種信號(hào)線(xiàn)綁扎在 一起或走同一根多芯電纜，信號(hào)會(huì)受到干擾，特別是信號(hào)線(xiàn)與交流動(dòng)力線(xiàn)同走一個(gè)長(zhǎng)的管道 中干擾尤甚；多路開(kāi)關(guān)或保持器性能不好，也會(huì)引起通道信號(hào)的竄擾；空間各種

4、電磁、氣象 條件、雷電甚至地磁場(chǎng)的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作；此外，現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度的變化可 能引起電路參數(shù)發(fā)生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風(fēng)沙、雨淋，甚至鼠咬蟲(chóng)蛀等都會(huì)影響傳感器的可靠性。 模擬傳感器輸出的一般都是小信號(hào)， 都存在小信號(hào)放大、 處理、 整形以及抗干擾問(wèn)題，也就是將傳感器的微弱信號(hào)精確地放大到所需要的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) （ 如 1VDS5VDC或4mAD& 20mADC）并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。 這就要求設(shè)計(jì)制作者必須注意到 模擬傳感器電路圖上未表示出來(lái)的某些問(wèn)題，即抗干擾問(wèn)題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾 源以及干擾作用方式，設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才

5、能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器 的最佳狀態(tài)。二、干擾源、干擾種類(lèi)及干擾現(xiàn)象傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析，對(duì)不同的干擾采 取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無(wú)疑是矛盾的，解決的辦法是 采用模塊化的方法，除了基本構(gòu)件外，針對(duì)不同的運(yùn)行場(chǎng)合，儀器可裝配不同的選件以有效 地抗干擾、提高可靠性。在進(jìn)一步討論電路元件的選擇、電路和系統(tǒng)應(yīng)用之前，有必要分析 影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種類(lèi)。1 、主要干擾源（ 1 ）靜電感應(yīng) 靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過(guò)寄生電容 傳送到另一條支路上去，因此又稱(chēng)電容性耦合。（ 2 ）

6、電磁感應(yīng) 當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)耦合到另一個(gè)電路，這 一現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)。例如變壓器及線(xiàn)圈的漏磁、通電平行導(dǎo)線(xiàn)等。（3）漏電流感應(yīng) 由于電子線(xiàn)路內(nèi)部的元件支架、接線(xiàn)柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特 別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大， 絕緣體的絕緣電阻下降， 導(dǎo)致漏電電流增加就會(huì)引起干擾。 尤其當(dāng)漏電流流入測(cè)量電路的輸入級(jí)時(shí)，其影響就特別嚴(yán)重。（4）射頻干擾 主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、 操作停止的干擾和高次諧波干擾。 如可控硅整流系統(tǒng)的干擾等。（ 5 ）其他干擾 現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)除了易受以上干擾外， 由于系統(tǒng)工作環(huán)境較差， 還容易受到機(jī)械干擾

7、、 熱干擾及化學(xué)干擾等。2 、干擾的種類(lèi)（ 1 ）常模干擾常模干擾是指干擾信號(hào)的侵入在往返 2條線(xiàn)上是一致的。常模干擾來(lái)源一般是周?chē)^強(qiáng)的交 變磁場(chǎng)，使儀器受周?chē)蛔兇艌?chǎng)影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)形成干擾，這種干擾較難除掉。（2）共模干擾共模干擾是指干擾信號(hào)在 2 條線(xiàn)上各流過(guò)一部分，以地為公共回路，而信號(hào)電流只在往返2個(gè)線(xiàn)路中流過(guò)。 共模干擾的來(lái)源一般是設(shè)備對(duì)地漏電、 地電位差、 線(xiàn)路本身具有對(duì)地干擾等。 由于線(xiàn)路的不平衡狀態(tài)，共模干擾會(huì)轉(zhuǎn)換成常模干擾，就較難除掉了。（3）長(zhǎng)時(shí)干擾 長(zhǎng)時(shí)干擾是指長(zhǎng)期存在的干擾，此類(lèi)干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長(zhǎng)期存在且變化不大，用檢測(cè)儀表很容易測(cè)出，如電源線(xiàn)或鄰近動(dòng)力線(xiàn)的

8、電磁干擾都是連續(xù)的交流50Hz 工頻干擾。(4) 意外的瞬時(shí)干擾 意外瞬時(shí)干擾主要在電氣設(shè)備操作時(shí)發(fā)生，如合閘或分閘等，有時(shí)也在伴隨雷電發(fā)生或無(wú)線(xiàn) 電設(shè)備工作瞬間產(chǎn)生。干擾可粗略地分為 3 個(gè)方面：(a )局部產(chǎn)生(即不需要的熱電偶)；(b) 子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合(即地線(xiàn)的路徑問(wèn)題)；(c) 外部產(chǎn)生(Bp電源頻率的干擾)。3、干擾現(xiàn)象在應(yīng)用中，常會(huì)遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：( 1)發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無(wú)規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)；( 2 )信號(hào)等于零時(shí)，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳；無(wú)規(guī)( 3)傳感器工作時(shí)， 其輸出值與實(shí)際參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的、律的；( 4)當(dāng)被測(cè)參數(shù)穩(wěn)定的情況下， 傳感器輸出的數(shù)值與被

9、測(cè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)數(shù)值的差值為一 穩(wěn)定或呈周期性變化的值；(5) 與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等 )工作不正常。干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類(lèi)：信號(hào)傳輸通道干擾，干擾通過(guò)與系統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào) 輸入通道、輸出通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾。信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸 線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過(guò)程中，長(zhǎng)線(xiàn)的干擾是主要因素。任 何電源及輸電線(xiàn)路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒(méi)有內(nèi)阻，無(wú) 論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，線(xiàn)路中也不會(huì)建立起任何干擾電壓；此外，交流伺服系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源

10、，它可以通過(guò)電源對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行干擾。三、抗干擾的措施1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)對(duì)傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備 有：電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈，甚至電烙鐵等。尖峰 干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來(lái)抑制。( 1)用硬件線(xiàn)路抑制尖峰干擾的影響常用辦法主要有三種： 在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性； 在儀器交流電源輸入端加超級(jí)隔離變壓器，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖； 在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來(lái)時(shí)電阻值減小以降低儀器從電

11、 源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。（2）利用軟件方法抑制尖峰干擾 對(duì)于周期性干擾，可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣， 從而有效地消除干擾。（ 3）采用硬、軟件結(jié)合的看門(mén)狗（ watchdog ）技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響軟件：在定時(shí)器定時(shí)到之前，CPU訪(fǎng)問(wèn)一次定時(shí)器，讓定時(shí)器重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，正常程序運(yùn)行，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖， watchdog 也就不會(huì)起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序” ， 則CPU就不會(huì)在定時(shí)到之前訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器，因而定時(shí)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷， 保證智能儀器回到正常程序上來(lái)。（ 4）實(shí)行電源分組供電， 例如： 將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與

12、控制電源分開(kāi)，以防止設(shè)備間的干擾。（ 5）采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其它設(shè)備的干擾。該措施對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。（ 6 ）采用隔離變壓器 考慮到高頻噪聲通過(guò)變壓器主要不是靠初、次級(jí)線(xiàn)圈的互感耦合，而是靠初、次級(jí)寄生電容 耦合的，因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抵抗共 模干擾能力。（ 7）采用高抗干擾性能的電源， 如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高抗干擾電源。 這種電源抵抗隨機(jī) 干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值（電壓峰值小于TTL 電平）的電壓，但干擾脈沖的能量不變，從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。2、信

13、號(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)（1）光電耦合隔離措施 在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，采用光電耦合器，可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū) 動(dòng)器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離，外部的尖峰干 擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，使信號(hào)傳輸過(guò)程的信噪比大 大提高。干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度，但是能量很小，只能形成微弱電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，一般導(dǎo)通電流為10mA- 15mA所以即使有很大幅度的干擾，這種干擾也會(huì)由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。（2）雙絞屏蔽線(xiàn)長(zhǎng)

14、線(xiàn)傳輸 信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)和地阻抗等干擾因素的影響，采用接地屏蔽線(xiàn)可以減小 電場(chǎng)的干擾。雙絞線(xiàn)與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，能 使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外，在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，一般采用差分信號(hào)傳 輸，可提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線(xiàn)長(zhǎng)線(xiàn)傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現(xiàn)象中的 （2）、（3）、（4）種干擾的產(chǎn)生。3、局部產(chǎn)生誤差的消除在低電平測(cè)量中，對(duì)于在信號(hào)路徑中所用的（或構(gòu)成的 ） 材料必須給予嚴(yán)格的注意，在簡(jiǎn)單的電路中遇到的焊錫、 導(dǎo)線(xiàn)以及接線(xiàn)柱等都可能產(chǎn)生實(shí)際的熱電勢(shì)。 由于它們經(jīng)常是成對(duì)出現(xiàn)， 因此盡量使這些成對(duì)的熱電偶保持在

15、相同的溫度下是很有效的措施，為此一般用熱屏蔽、散 熱器沿等溫線(xiàn)排列或者將大功率電路和小功率電路分開(kāi)等辦法，其目的是使熱梯度減到最小兩個(gè)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn) （如鎳鉻一康銅線(xiàn)）的接點(diǎn)可能產(chǎn)生 0.2mV/C的溫漂，這相當(dāng) 于高精度低漂移的運(yùn)放管(OP - 27CP)的溫漂，是斬波放大器(7650CPA)溫漂的兩倍。雖然采用 插座開(kāi)關(guān)、接插件、繼電器等形式能使更換電器元件或組件方便一些，但缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生接 觸電阻、熱電勢(shì)或兩者兼而有之，其代價(jià)是增加低電平分辨力的不穩(wěn)定性，也就是說(shuō)它比直 接連接系統(tǒng)的分辨力要差、精度要低、噪聲增加、可靠性降低。因此，在低電平放大中盡可 能地不使用開(kāi)關(guān)、接插件是減少

16、故障、提高精度的重要措施。在微伏信號(hào)放大電路中， 焊錫也可能成為低電平的故障， 因?yàn)樵诤稿a的焊點(diǎn)上也產(chǎn)生熱電勢(shì)。 因而， 在微伏電平的輸入電路中應(yīng)采用特殊的低溫焊錫， 比如 kesterl544 型焊錫， 甚至還有 這樣的例子：必須在一條線(xiàn)路中仔細(xì)地切斷一處，再用焊錫接起來(lái)用于補(bǔ)償另一條線(xiàn)路中搭 接處或焊錫點(diǎn)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。4、接地問(wèn)題處理辦法 在低電平放大電路中合理“接地”是減少“地”噪聲干擾的重要措施，必須予以特別注意。 當(dāng)使用單電源供給多只傳感器、儀器儀表時(shí)，應(yīng)該盡量減少接地電阻引進(jìn)的干擾。若供電電 源的壓降必須減到最小，則電源“高”端導(dǎo)線(xiàn)也可按相似的方法接線(xiàn)。包括有多個(gè)電源和多 個(gè)傳感

17、器、儀器儀表的系統(tǒng)則需要考慮得更多一些，通常不管電源是誰(shuí)供給，將地線(xiàn)匯集到 公共點(diǎn)，然后和系統(tǒng)的公共端接在一起，所有電源 1的負(fù)載都回到電源 1 公共端，所有的電 源 2 負(fù)載都回到電源 2 的公共端，最后用一條粗導(dǎo)線(xiàn)將公共端連在一起。在多電源系統(tǒng)中， 可能需要進(jìn)行判斷性試驗(yàn)，確定地線(xiàn)接法，以達(dá)到最佳的解決方案。為了便于信號(hào)的傳輸和變換， DINIEC381 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了允許的電流和電壓值。常用的電壓信號(hào) 是0V10V,電流信號(hào)是OmA- 20mA或4mA 20mA這些信號(hào)常用于遠(yuǎn)距離傳輸。電壓信號(hào)在傳輸過(guò)程中要受到諸如傳輸距離等條件的限制，而電流信號(hào)在傳輸過(guò)程中干擾對(duì)它的影響較 小，因此應(yīng)盡量

18、采用電流信號(hào)。測(cè)量回路中如果有接地，在兩個(gè)接地點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差。 這個(gè)電位差對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)盡量避免其接地。但如果必須接地，這時(shí)就必 須將接地回路隔離開(kāi)，以避免造成測(cè)量誤差。有源數(shù)字元件在開(kāi)、關(guān)時(shí)會(huì)在電源線(xiàn)上產(chǎn)生一 個(gè)快速的電流變化，這個(gè)電流在導(dǎo)線(xiàn)電感上不僅會(huì)引起正的電壓降，而且還會(huì)引起負(fù)的電壓 降。 這種電壓的改變被當(dāng)作干擾在主線(xiàn)路上傳輸。 另外， 電源中的換向操作單元 (如頻率器) 同樣會(huì)產(chǎn)生干擾，這個(gè)干擾作為窄帶頻率能量耦合進(jìn)入導(dǎo)線(xiàn)并傳播。接在后邊的電路必須將 這些高頻的干擾電壓通過(guò)低通濾波器濾去。5、軟件濾波軟件濾波是智能傳感器、儀器儀表所獨(dú)有的，可對(duì)包括頻率很低(如0.01Hz)的干擾信號(hào)在內(nèi)的各種干擾信號(hào)進(jìn)行濾波，而且一個(gè)數(shù)字濾波程序能為多個(gè)輸入通道共用。常用的軟件濾 波方法有：(1) 平均值濾波，即把M次采樣的自述平均值作為濾波器的輸出，也可以根