熱工測量儀表PPT第11章抗干擾技術(shù)

1、 工業(yè)生產(chǎn)中檢測裝置的使用條件很復(fù)雜，被工業(yè)生產(chǎn)中檢測裝置的使用條件很復(fù)雜，被測量往往被轉(zhuǎn)換為微弱的低電平信號，并遠距離測量往往被轉(zhuǎn)換為微弱的低電平信號，并遠距離傳輸送至顯示儀表，這時經(jīng)常會有一些與被測量傳輸送至顯示儀表，這時經(jīng)常會有一些與被測量無關(guān)的電量（電壓或電流）與有用的信號一起進無關(guān)的電量（電壓或電流）與有用的信號一起進入檢測裝置之中。這些與被測量無關(guān)的影響檢測入檢測裝置之中。這些與被測量無關(guān)的影響檢測裝置正常工作的非信號電量（電壓或電流）就稱裝置正常工作的非信號電量（電壓或電流）就稱為為“干擾干擾”。 第第11章章 檢測裝置的干擾抑制技術(shù)檢測裝置的干擾抑制技術(shù) 2干擾源、耦合通道和接

2、收電路是形成干擾的三個干擾源、耦合通道和接收電路是形成干擾的三個要素要素 。 第第11章章 檢測裝置的干擾抑制技術(shù)檢測裝置的干擾抑制技術(shù) 3 常見的干擾耦合方式常見的干擾耦合方式 ： （一）電磁耦合 （二）靜電耦合 （三）公共阻抗耦合第第11章章 檢測裝置的干擾抑制技術(shù)檢測裝置的干擾抑制技術(shù) 4 電磁感應(yīng)，也就是磁耦合。電磁感應(yīng)，也就是磁耦合。信號源與儀表之間的連接導(dǎo)線、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。像我們在工程中使用的大功率的變壓器、交流電機、高壓電網(wǎng)等的周圍空間中都存在有很強的交變磁場，而儀表的閉合回路處在這種變化的磁場中將會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 5 在大功率變壓器、交流電機、強電流

3、電力線等周圍存在較強的交變磁場，如果儀表信號線在其附近通過，就會受到交變磁場影響而產(chǎn)生交變電動勢，形成工頻干擾。 6電磁耦合及等效電路 7 為降低感應(yīng)電動勢，將導(dǎo)線遠離這些強用電設(shè)備及動力網(wǎng)，調(diào)整走線方向以及減小導(dǎo)線回路面積都是必要的。僅由于把兩根信號線以短的節(jié)距絞合以短的節(jié)距絞合，磁感應(yīng)電動勢就能降為原有的1/101/100。 8靜電靜電耦合耦合，也就是電的耦合，也就是電的耦合。在相對的兩物體中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于物體間的電容使另一物體的電位也發(fā)生變化。干擾源是通過電容性的耦合在回路中形成干擾。它是兩電場相互作用的結(jié)果。 9 當(dāng)把兩根信號線與動力線平行敷設(shè)時，由于動力線到兩信號線的

4、距離不相等，分布電容也不相等。它在兩根信號導(dǎo)線上能產(chǎn)生電位差，有時可達幾十毫伏甚至更大。當(dāng)把信號線扭絞時扭絞時能使電場在兩信號線上產(chǎn)生的電位差大為減小。而在采用靜電屏蔽后靜電屏蔽后，能使感應(yīng)電勢減小到1/1001/1000。 10 公共阻抗耦合干擾公共阻抗耦合干擾。公共阻抗耦合就是多個電路通過共有阻抗造成的耦合。當(dāng)某一電路的電流通過共有阻抗時，會在共有阻抗上產(chǎn)生電壓，該電壓就可能成為其他電路的干擾。干擾電壓正比于公共阻抗和噪聲源電流 。 11 接地線阻抗耦合干擾12 電源內(nèi)阻抗耦合干擾 13輸出阻抗引起的共阻抗干擾 14公共阻抗耦合等效電路 15漏電流耦合漏電流耦合當(dāng)信號線路與動力線路之間絕緣

5、低劣，或信號線路之間絕緣低劣，就可能出現(xiàn)導(dǎo)電性接觸，給信號線路引入共模干擾電壓 16不等電位接地 同一信號回路多點接地，“大地”成為信號回路的一部分。由于實際大地電阻不為零，因此當(dāng)大地中流過電流時，在不同點上就會產(chǎn)生不等電位的現(xiàn)象 17差模干擾與共模干擾差模干擾與共模干擾 各種噪聲源產(chǎn)生的干擾是通過各種耦合方式及傳輸途徑進入檢測裝置的。根據(jù)干擾進入信號測量電路的方式以及與有用信號的關(guān)系，可將干擾分為差模干擾與共模干擾。18 差模干擾又稱橫向干擾、正態(tài)干擾或串模干擾等。它使測量裝置的兩個信號輸入端子的電位差發(fā)生變化，即干擾信號與有用信號是按電壓源形式串聯(lián)起來作用于輸入端的。由于它和有用信號疊加起

6、來直接作用于輸入端，因此它直接影響測量結(jié)果。 19常用的消除差模干擾的方法有： 用低通輸入濾波器濾除交流干擾； 盡可能早地對被測信號進行前置放大，以提高回路中的信噪比； 在選取組成檢測系統(tǒng)的元器件時，可以采用高抗擾度的邏輯器件，通過提高閾值電平來抑制低噪聲的干擾，或采用低速邏輯部件來抑制高頻干擾； 信號線應(yīng)選用帶屏蔽層的雙絞線或電纜線，并有良好的接地系統(tǒng) 20 由于共模干擾共模干擾它不和信號相疊加，它不直接對儀表產(chǎn)生影響。但它能通過測量系統(tǒng)形成到地的泄漏電流，這漏電流通過電阻的耦合就能直接作用于儀表，產(chǎn)生干擾。 * * 接地。接地。通常儀表和信號源外殼為安全起見都接大地都接大地，保持零電位。

7、為了提高儀表的抗干擾能力，通常在低電平測量儀表中都把二次儀表“浮地”，也就是將二次儀表與地絕緣。以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑，使干擾無法進入。 21共模干擾共模干擾 共模干擾又稱縱向干擾、對地干擾、同相干擾、共態(tài)干擾等。它是相對于公共的基準(zhǔn)地（接地點），在測量系統(tǒng)的兩個輸入端子上同時出現(xiàn)的干擾， 22減小干擾的措施：隔離隔離 屏蔽屏蔽 雙絞線雙絞線 實現(xiàn)正確接地實現(xiàn)正確接地 浮置技術(shù)浮置技術(shù) 加裝濾波器加裝濾波器 軟件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾技術(shù) 23隔離：隔離： 隔離的方法主要是采用隔離變壓器或光電耦合。隔離的方法主要是采用隔離變壓器或光電耦合。 24屏蔽：屏蔽：屏蔽一般分為靜電屏蔽、電磁屏蔽、

8、低頻磁屏蔽、驅(qū)動屏蔽一般分為靜電屏蔽、電磁屏蔽、低頻磁屏蔽、驅(qū)動屏蔽屏蔽 。 靜電屏蔽靜電屏蔽25 在實際應(yīng)用中，我們通常將屏蔽和接地結(jié)合起來應(yīng)用將屏蔽和接地結(jié)合起來應(yīng)用，往往能夠解決大部分的干擾問題。如果將屏蔽層在信號側(cè)與儀表側(cè)均接地，則地電位差會通過屏蔽層形成回路，由于地電阻通常比屏蔽層的電阻小的多地電阻通常比屏蔽層的電阻小的多，所以在屏蔽層上就會形成電位梯度，并通過屏蔽層與信號導(dǎo)線間的分布電容耦合到信號電路中去，因此屏蔽層也必須一點接地屏蔽層也必須一點接地。并且，信號導(dǎo)線屏蔽層接地應(yīng)與系統(tǒng)接地同側(cè)信號導(dǎo)線屏蔽層接地應(yīng)與系統(tǒng)接地同側(cè)。 26 電磁屏蔽 主要防止交變電場的影響。其基本原理是采

9、用導(dǎo)電良好的金屬屏蔽罩、屏蔽盒等，將被保護的電路包圍在其中，屏蔽體良好接地。利用高頻電磁場對屏蔽金屬的電磁感應(yīng)作用，在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，用渦流產(chǎn)生的磁場抵消或減弱干擾磁場的影響，從而得到屏蔽的效果。 27 必要的時候，通常采用的是雙層屏蔽浮雙層屏蔽浮地保護地保護。也就是在儀表的外殼內(nèi)部再套一個內(nèi)屏蔽罩，內(nèi)屏蔽罩與信號輸入端與外殼之間均不做電氣連接，內(nèi)屏蔽層引出一條導(dǎo)線與信號導(dǎo)線的屏蔽層相連接，而信號線的屏蔽在信號源處一點接地，這樣使儀表的輸入保護屏蔽及信號屏蔽對信號源穩(wěn)定起來，處于等電位狀態(tài)。可以大大的提高儀表抗干擾的能力 28驅(qū)動屏蔽 驅(qū)動屏蔽又稱“電位跟蹤屏蔽”，就是用被屏蔽導(dǎo)體的電位通過1:1電壓跟隨器來驅(qū)動屏蔽導(dǎo)體的電位 29n雙絞線雙絞線n 兩