電工量計(jì)及檢測(cè)技術(shù)第八章課件

第八章測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

1．電磁兼容（1）電磁兼容含義電磁兼容（簡(jiǎn)稱(chēng)EMC）是指電子裝置能在規(guī)定的電磁環(huán)境中，既不受周?chē)姶艌?chǎng)的影響能正常工作，也不對(duì)該環(huán)境或其它設(shè)備造成不允許的擾動(dòng)的能力。（2）電磁兼容設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2．研究抗干擾技術(shù)的基本方法（1）形成“干擾”的必要條件（三要素）

干擾源敏感元件（測(cè)量對(duì)象、測(cè)量?jī)x表）圖8.1形成干擾的示意圖●

干擾源；●

被干擾對(duì)象;●

干擾傳播途徑.（2）基本方法

發(fā)現(xiàn)干擾分析測(cè)量找出干擾源干擾特點(diǎn)電路及其工作環(huán)境

抑制干擾屏蔽濾波隔離建立電路模型分析干擾電路理論圖8.2抗干擾技術(shù)研究簡(jiǎn)化圖3．干擾的來(lái)源

3.1外部干擾

3.2內(nèi)部干擾

放電干擾

高頻干擾

浪涌干擾

振動(dòng)干擾

環(huán)境干擾

數(shù)字電路干擾

元器件干擾信號(hào)回路干擾負(fù)載回路干擾電源電路干擾4．干擾的耦合方式和傳導(dǎo)模式

4.1干擾的耦合（傳遞）方式

靜電耦合電磁感應(yīng)耦合公共阻抗耦合輻射耦合漏電流耦合工程中研究干擾傳遞的方法——用集中參數(shù)電容C、電感

L

及互感M表示耦合通道簡(jiǎn)化電路模型（1）靜電耦合干擾電壓通過(guò)分布電容使其它導(dǎo)體上的電位受到影響.～U１U2CZ2圖8.3靜電耦合等效電路U1—干擾電壓C—分布電容Z2—儀表的等效阻抗U2—靜電感應(yīng)干擾電壓ω—U1的角頻率（3）公共阻抗耦合UZ2GZ1RC圖8.5公共阻抗耦合等效電路ESRSZ1Z2電源內(nèi)阻對(duì)電路的影響（4）輻射耦合①電能變換頻繁的地方；②高頻電能變換裝置；③脈沖電源；④電源線、信號(hào)線。E—電場(chǎng)強(qiáng)度（V/cm）H—產(chǎn)生輻射干擾的“天線”的長(zhǎng)度由輻射產(chǎn)生的干擾電壓為U=EH易產(chǎn)生輻射干擾場(chǎng)合—（5）漏電流耦合～U1U2RZ2圖8.6漏電流耦合等效電路U1—干擾電壓R—絕緣電阻Z2—儀表的等效阻抗U2—干擾耦合電壓（2）共模干擾①特點(diǎn):③影響:②原因:干擾侵入傳輸線路和地線間，兩條傳輸線路上共同存在著對(duì)地干擾電壓;干擾電流在兩條線上各流過(guò)一部分，以地為公共回路，而信號(hào)電流只在往返兩條線路中流過(guò)。從本質(zhì)上講，這種干擾能夠消除.由于線路和器件的不平衡性，共模干擾→串模干擾

。信號(hào)源的“地”與信號(hào)放大電路的“地”之間存在一個(gè)電位差；電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合等。IN圖8.7(b)共模干擾RN~USUN~ISIN/2ISIN/2N—干擾源ZL—為負(fù)載阻抗Z1—導(dǎo)線1對(duì)地阻抗Z2—導(dǎo)線2對(duì)地阻抗NUN1UN2UNZLZ1Z2IN1IN2IN12圖8.7(c)共模干擾轉(zhuǎn)化為常模干擾當(dāng)Z1=Z2時(shí)IN=0當(dāng)Z1≠Z2時(shí)IN≠0J1-2AD1R1K1GO1-1D2J1-1RWJ1R2T1U1R3D3C1圖8.12高壓接地保護(hù)電路GO1-1■一種高壓接地保護(hù)裝置（ZL94228640.5

）①安全接地方式J1-3J1-2~220V~220V■一種具有接地保護(hù)功能的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)模塊三個(gè)功能電路：檢測(cè)電路+驅(qū)動(dòng)電路+開(kāi)關(guān)電路（ZL03284623.1）ADCB電力電子集成模塊的封裝外形金屬底板絕緣層功率開(kāi)關(guān)元件檢測(cè)及驅(qū)動(dòng)電路元件電力電子集成模塊封裝結(jié)構(gòu)電力電子集成模塊的應(yīng)用BADC~220VRL外殼電氣設(shè)備②工作接地方式a.一點(diǎn)接地●一點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地—

按各功能電路的地與系統(tǒng)地連接形式●浮地方式、直接接地方式、電容接地方式—按系統(tǒng)地與大地的連接關(guān)系放射式接地電路A電路B電路C母線式接地電路A電路B電路C適用于低頻線路③屏蔽接地方式測(cè)控裝置～屏蔽層工作地信號(hào)源圖8.10屏蔽層接地點(diǎn)在信號(hào)源側(cè)～現(xiàn)場(chǎng)地UCM充電電流分布電容圖8.11屏蔽層接地點(diǎn)在信號(hào)接收側(cè)測(cè)控裝置～屏蔽層工作地信號(hào)源分布電容a.電纜屏蔽層的接地方式原始（無(wú)干擾）信號(hào)信號(hào)源側(cè)接地時(shí)測(cè)量?jī)x表側(cè)接地時(shí)b.變壓器的屏蔽層接地接地方式:一般情況下接保護(hù)地(接大地)保護(hù)地屏蔽地①屏蔽罩——一般用無(wú)孔金屬板制成；②屏蔽柵網(wǎng)—一般用金屬編制網(wǎng)或有孔金屬薄板制成；③屏蔽銅箔—一般是利用多層線路板的一個(gè)銅箔面作為屏蔽板；④隔離倉(cāng)——是將整機(jī)金屬箱體用金屬板分隔成多個(gè)獨(dú)立的單元，從而屏蔽各部分之間的電磁干擾；⑤導(dǎo)電涂料—是在非金屬的箱體內(nèi)、外表面噴漆一層金屬涂層。（3）屏蔽的結(jié)構(gòu)形式（2）雙絞線抗干擾原理～R1R2R3R2R3R

ii

cIiS1iS212圖8.9雙絞線間電磁感應(yīng)干擾情況M雙絞線的節(jié)距與噪聲衰減率導(dǎo)線節(jié)距(cm)噪聲衰減率抑制噪聲效果(dB)空氣中平行導(dǎo)線—1：10雙絞線1014：123雙絞線7.571：137雙絞線5112：141雙絞線2.5141：143鋼管中平行導(dǎo)線—22：127（3）雙絞線的使用①抑制靜電感應(yīng)干擾應(yīng)選用屏蔽網(wǎng)雙絞線；抑制電磁感應(yīng)干擾可選用無(wú)屏蔽網(wǎng)雙絞線。②屏蔽層起靜電屏蔽的作用，它必須正確接地。測(cè)控裝置～屏蔽層工作地信號(hào)源圖8.10屏蔽層接地點(diǎn)在信號(hào)源側(cè)～現(xiàn)場(chǎng)地UCM充電電流分布電容圖8.11屏蔽層接地點(diǎn)在信號(hào)接收側(cè)測(cè)控裝置～屏蔽層工作地信號(hào)源分布電容儀表使用的環(huán)境溫度劃分—5個(gè)級(jí)別電子器件使用溫度適用范圍的劃分

圖脈沖電源的屏蔽與接地示意圖脈沖輸出輔助電源（隔離）控制電路高頻變壓器機(jī)殼屏蔽層屏蔽層交流輸入功率地控制地浮地屏蔽層功率變換電路▲浮地屏蔽方式基本思想：增大共?；芈纷杩?；靜電保護(hù)②雙絞線的接地接地方式——用作屏蔽線的一根應(yīng)采用雙端接地方式，為感應(yīng)電流提供流動(dòng)回路.5．4隔離技術(shù)（1）空間隔離（2）器件性隔離

功能電路之間的合理布局。光電隔離繼電器隔離放大器隔離變壓器隔離R1R2

U

in(out)AC插頭電源變壓器機(jī)殼圖儀器浮地輸出（輸入）電子線路+接地端

U

in(out)AC插頭電源變壓器機(jī)殼圖儀器接地輸出（輸入）電子線路+接地端VCC隔離變壓器

U

in(out)AC插頭電源變壓器機(jī)殼圖儀器接地輸出（輸入）電子線路+接地端輸入~220V5.5濾波技術(shù)(1)

濾波器的作用(2)濾波器的分類(lèi)●選出有用的頻率信號(hào)，抑制雜散無(wú)用的頻率信號(hào)，使一定范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，且衰減很??；而在此范圍以外的信號(hào)衰減很大，從而提高系統(tǒng)的信噪比.●抑制串模干擾的常用方法之一只阻止規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但允許高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)①低通濾波器—②高通濾波器—③帶通濾波器—④帶阻濾波器—允許低頻信號(hào)通過(guò)，但阻止高頻信號(hào)通過(guò)允許高頻信號(hào)通過(guò)，但阻止低頻信號(hào)通過(guò)允許規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但阻止高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)│A（f）│Ofc1f(b)高通濾波器│A（f）│Ofc2f(a)低通濾波器│A（f）│Ofc2f(c)帶通濾波器fc1f0│A（f）│Ofc2f(d)帶阻濾波器fc1f0圖常用濾波器的幅頻特性CR輸入Vi輸出Vo1階RC濾波器截止頻率：fc=1/(2πRC)圖實(shí)際使用的濾波器ESRSRCCLRL（-20dB/dec的衰減陡度）-100-20-30-40-50-60100Hz10kHz100kHz1.0MHz20kHz增益/VdB6dB20dB圖1階RC濾波器的幅頻特性圖濾波器的串聯(lián)ESRS

1.3k0.56μRL13k5600p130k560pRS<<1.3kRL>>130k一級(jí)三級(jí)級(jí)5．6儀表電路的設(shè)計(jì)與制作（1）元器件的選擇（2）電路的設(shè)計(jì)（3）印刷線路板的制作（1）掌握電磁兼容的含義和產(chǎn)生電磁干擾的“三要素”；（2）掌握干擾的耦和方式；（3）理解串模干擾和共模干擾的特點(diǎn)；（4）掌握接地目的、接地類(lèi)型，屏蔽技術(shù)采用的材料，隔離技術(shù)采用的器件；（5）掌握提高測(cè)量系統(tǒng)抗干擾的主要措施。6．本章要求