第十一章 抗干擾技術(shù)

1、 第十一章第十一章 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 抗干擾技術(shù)是檢測技術(shù)中一項(xiàng)重要的抗干擾技術(shù)是檢測技術(shù)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它直接影響測量工作的質(zhì)量和測量內(nèi)容，它直接影響測量工作的質(zhì)量和測量結(jié)果的可靠性，因此，要消除干擾或削弱結(jié)果的可靠性，因此，要消除干擾或削弱干擾的影響，使其降到最低程度的全部技干擾的影響，使其降到最低程度的全部技術(shù)措施。術(shù)措施。 11.1 11.1 干擾的類型及產(chǎn)生干擾的類型及產(chǎn)生 n 干擾是影響測量系統(tǒng)和傳輸環(huán)節(jié)正常工作的各種原因的總和。 n11.1.1 11.1.1 干擾的類型干擾的類型 一、電和磁干擾 二、機(jī)械干擾 三、溫濕度干擾 四、光及射線干擾 11.1 11.1 干擾的類型

2、及產(chǎn)生干擾的類型及產(chǎn)生n11.1.2 11.1.2 干擾的產(chǎn)生干擾的產(chǎn)生 一、放電干擾 二、電氣設(shè)備干擾 n11.1.3 11.1.3 信噪比和干擾疊加信噪比和干擾疊加 一、信噪比 n 衡量干擾信號對有用信號的影響程度，即n 可見，信噪比越大，干擾的影響越小。 二、干擾的疊加 1.非相關(guān)干擾源電壓相加 2.兩個相關(guān)干擾電壓之和 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式 n 干擾信號進(jìn)入測量裝置的途徑稱為耦合方式。干擾耦合主要有以下幾種方式：靜電電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合及漏電流耦合。n11.2.1 11.2.1 靜電電容耦合靜電電容耦合 n靜電電容耦合是兩個電路間存在寄生電

3、容，干 擾信號通過寄生電容耦合。 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n圖所示為靜電電容耦合的原理圖。 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n11.2.2 11.2.2 電磁耦合電磁耦合 n電磁耦合是電路間存在互感，干擾信號通過互感耦合。 n圖是兩個電路電磁耦合的示意圖和等效圖。 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n11.2.3 共阻抗耦合 n共阻抗耦合是兩個電路存在公共阻抗，干擾信 號通過公共阻抗耦合。 n圖所示為共阻抗耦合的等效電路。 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n11.2.4 漏電流耦合 n漏電流耦

4、合是絕緣不良，流經(jīng)絕緣電阻的漏電流引起的干擾。n圖所示為其等效電路。Ui為干擾源電勢，R為漏電阻，Zi是被干擾電路的輸入阻抗，Un為干 擾電壓。 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n11.2.5 11.2.5 電子測量裝置的兩種干擾電子測量裝置的兩種干擾 干擾進(jìn)入測量電路有兩種方式，即差模干擾和共模干擾。 n一、差模干擾 差模干擾是干擾信號與有用信號疊加在一起，特點(diǎn)是信號接收器的兩個輸入端的電位發(fā)生變化。n二、共模干擾 共模干擾是在信號接收器的兩個輸入端同時出現(xiàn)的干擾。特點(diǎn)是不影響有用信號電壓。當(dāng)信號接收器的輸入?yún)?shù)不對稱時，對測量結(jié)果產(chǎn)生影響 11.2 11.2 干擾信

5、號的耦合方式干擾信號的耦合方式n圖是差模干擾的兩種方式 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n共模干擾等效電路和造成共模干擾的原因如圖 11.2 11.2 干擾信號的耦合方式干擾信號的耦合方式n11.2.6 11.2.6 共模干擾抑制比共模干擾抑制比 n共模干擾抑制比是表征測量系統(tǒng)對共模干擾的抑制能力的量，表達(dá)式為n共模干擾抑制比也可以定義為系統(tǒng)的差模增益與共模增益之比，即n共模干擾抑制比越高，對共模干擾抑制能力越強(qiáng)。 cdCMRkkKlg20cdcmCMRUUKlg2011.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 n 為了使測量系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定地工作，必須采取

6、各種抑制干擾技術(shù)措施。n11.3.1 11.3.1 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 利用導(dǎo)體或磁性材料將要防護(hù)的部分包起來，隔斷電磁場的耦合通道，這種技術(shù)稱為屏蔽。 一、靜電屏蔽 靜電屏蔽是利用接地的金屬容器來隔斷容器內(nèi)外電聯(lián)系的技術(shù)。 二、電磁屏蔽 電磁屏蔽是利用渦電流的抵消高頻干擾磁場的影響，抗高頻電磁場干擾的技術(shù)。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n三、低頻磁屏蔽 n低頻磁屏蔽是利用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，將干擾限制在屏蔽體內(nèi)部的抗低頻磁干擾的技術(shù)。 n四、驅(qū)動屏蔽 驅(qū)動屏蔽是使屏蔽層與被屏蔽導(dǎo)體電位相同的抗干擾技術(shù)。驅(qū)動屏蔽的原理如圖所示。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施

7、常用的抑制干擾措施n11.3.2 11.3.2 接地技術(shù)接地技術(shù) n接地技術(shù)是抑制干擾的一種重要措施，選擇合理的接地方式能夠有效地抑制干擾。 一、電測系統(tǒng)的接地 1.安全接地 將裝置的機(jī)殼和底盤接地，接地電阻在10以下。 2.信號接地 信號接地是使電測裝置的零電位接地線，不一定真正接大地。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 3.信號源接地 信號源地線是傳感器的零電位電平基準(zhǔn)，傳感器與其它測量設(shè)備在接地上有不同要求。 4.負(fù)載接地 負(fù)載中的電流一般較大，在負(fù)載地線上產(chǎn)生的干擾也較大，故對負(fù)載地線與測量儀器的地線有不同的要求。 n二、電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則 1.單級一點(diǎn)接地準(zhǔn)則

8、11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n 如圖所示，電路中的7個點(diǎn)若分別接地，不同接地點(diǎn)間會產(chǎn)生干擾電壓，應(yīng)在一點(diǎn)接地。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 2.多級電路一點(diǎn)接地 圖a所示的接地形式雖然避免了多點(diǎn)接地可能產(chǎn)生的干擾，但當(dāng)各級電平相差較大時，會產(chǎn)生較大的地電流干擾。圖b采用的分別接地方式適用于低頻電路。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 3.測量裝置的兩點(diǎn)接地 圖為兩點(diǎn)接地對裝置的影響。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n三、測量系統(tǒng)的接地 測量系統(tǒng)一般有三個分開的地線：信號地線、電源地線和保

9、護(hù)地線。 圖給出三種地線的接地方式。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n11.3.3 11.3.3 浮置浮置 浮置是輸入信號放大器的公共線不接機(jī)殼和大地的一種抗干擾技術(shù)。圖是采用浮置技術(shù)的測量系統(tǒng)。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 除上述的幾種方法外，還有隔離、濾波、平衡電路等抑制干擾的方法。 n11.4.1 11.4.1 隔離隔離 一、變壓器隔離 圖是一個兩端接地系統(tǒng)，消除此類干擾的方法是隔離。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 如圖所示，在信號傳輸通道中接一個變壓器切斷地環(huán)回路，有效地抑制了干擾。 11.4 11.4 其它抑

10、制干擾措施其它抑制干擾措施n二、光電耦合器隔離 如圖所示，在電路中接一個光電耦合器，切斷了電和磁的耦合通道，抑制了干擾。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施n11.4.2 11.4.2 濾波濾波 濾波是在信號通道中，接入與噪聲信號頻帶相應(yīng)的濾波器，達(dá)到抑制干擾的目的。 一、交流電源進(jìn)線的對稱濾波 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 二、直流電源輸出的濾波器 圖是濾除電源高、低頻成分的濾波器。 三、去耦濾波器 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施n11.4.3 11.4.3 平衡電路平衡電路 平衡電路是結(jié)構(gòu)對稱，對應(yīng)阻抗相等的電路。圖所示電橋就是一種平衡電路。n 11.4.4 脈沖電路的噪聲抑制電路 一、整形 1.削波器整形 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干