第12章 檢測系統(tǒng)的抗干擾技術

2023/10/171第十二章檢測系統(tǒng)的抗干擾技術

本章介紹噪聲、騷擾和干擾的概念、來源及防護方法、自動檢測系統(tǒng)中的電磁兼容原理及控制技術（屏蔽、接地、濾波、光耦等），以及檢測系統(tǒng)的電磁兼容試驗（電磁輻射、抗擾度等）及設備。有一些頁面的字數(shù)較多，教師可以根據(jù)自己的專業(yè)方向做減法。2023/10/172第一節(jié)噪聲干擾源及防護第二節(jié)檢測技術中的電磁兼容原理第三節(jié)幾種電磁兼容控制技術電磁兼容試驗及實驗室第十二章檢測系統(tǒng)的抗干擾技術目錄進入進入進入進入現(xiàn)在時間是：*做一個電磁干擾的小實驗將一臺質量不佳的“電子式臺燈”靠近示波器的探頭，我們會發(fā)現(xiàn)示波器的顯示屏上出現(xiàn)大量約寬度為數(shù)μs的尖峰波形。收音機了也會傳出令人煩躁的“吱吱”噪聲。第一節(jié)噪聲干擾源及防護在測量過程中，往往會發(fā)現(xiàn)總是有一些無用的背景信號與被測信號疊加在一起，稱之為騷擾或噪聲。如果騷擾引起設備或系統(tǒng)的性能下降時，稱之為干擾。騷擾僅僅是客觀存在的一種物理現(xiàn)象，它可能引起設備降級或損害，但不一定已經(jīng)形成后果。衡量噪聲對有用信號的影響常用信噪比（S/N）來表示，它是指在信號通道中，有用信號功率PS與噪聲功率PN之比，或有用信號電壓US與噪聲電壓UN之比即：

S/N=10lg(PS/PN)=20lg(US/UN)(dB)（分貝）信噪比（S/N）的計算

在測量過程中應盡量提高信噪比，以減少噪聲對測量結果的影響。例：在擴音機輸入端測得：話筒輸出的做報告者聲音的平均電壓為50mV，50Hz干擾“嗡嗡”聲的電壓為5mV，求信噪比。解：S/N=20lg(50/5)dB=20dB又例：當S/N分別為-20dB、

0dB、40dB

時，說明做報告者聲音與干擾聲音之間各為什么關系？高職資料咨詢電話聲源及干擾源

一、機械騷擾機械振動或沖擊使電子檢測裝置中的元件發(fā)生振動，改變了系統(tǒng)的電氣參數(shù)，造成可逆或不可逆的影響。對于機械騷擾，可選用專用減振彈簧-橡膠墊腳或吸振橡膠海綿墊來降低系統(tǒng)的諧振頻率，吸收振動的能量，從而減小系統(tǒng)的振幅。

橡膠海綿軟墊橡膠墊腳及彈簧兩種機械減振方法a）減振彈簧/橡膠墊腳(可移動方式）b）用橡膠或海綿墊吸收振動能量(固定)c）減振等效模型1－橡膠墊腳2－減振彈簧3－固定螺釘4－吸振橡膠（海綿）墊5－橡膠套管（起隔振作用）m－質量塊

k－彈簧c－阻尼器振動試驗臺

頻率、振幅均可調節(jié)

將被測儀器（如圖中的電子天平）固定在振動臺上，逐漸增大振幅，測試在不同頻率的規(guī)定振幅下，產(chǎn)品指標是否變化。須固定振動試驗臺的使用

振動方向：垂直最大試驗負載：250kg振動機功率：7.5kW滿載振幅可調范圍p-p：0~6mm頻率可調范圍：5~80Hz最大加速度：10g,

或100m/s2振動波形：正弦波連續(xù)振動時間：7天內固定電子控制臺跌落試驗

產(chǎn)品在運輸過程中常因為遭受劇烈振動或跌落而損壞，或性能變差，因此需要做抗跌落試驗和測試。跌落試驗機跌落試驗原理

跌落試驗的國家標準有：

一角、三邊、六面之自由落體，跌落的高度是根據(jù)產(chǎn)品重量而定。分900mm、760mm、650mm幾個等級。

將包裝件按規(guī)定高度跌落于堅硬、平整的水平面上，評定包裝件承受垂直沖擊的能力和包裝對內裝物的保護能力。電磁鐵二、濕度及化學騷擾

當環(huán)境相對濕度增加時，物體表面就會附著一層水膜，并滲入材料內部，降低了絕緣強度，造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會產(chǎn)生原電池電化學干擾電壓。某些化學物品如酸、堿、鹽、各種腐蝕性氣體以及沿海地區(qū)的鹽霧也會造成與潮濕類似的漏電腐蝕現(xiàn)象，必須采取以下措施來加以保護：浸漆、密封、定期通電加熱驅潮等。用絕緣漆浸漬過的控制變壓器浸漆可防止水分進入線圈內部儀器設備的防水試驗IPX5等級的淋水試驗：3min，12.5L/min，噴嘴距離：3m。儀器淋水試驗設備噴孔直徑：φ1.2mm噴孔個數(shù)：40噴孔間距：12.5mm旋管轉速：23r/min旋管角度：360°旋轉旋管噴水水壓：98kPa可調旋管水流量：25.4L/min可調儀器淋水試驗設備（續(xù)）.儀器設備的防潮試驗房“步入式”恒溫恒濕房體積：25m3

，溫度調節(jié)范圍：-40～+80℃；濕度調節(jié)范圍：30～90%RH。

可用于進行大型儀器設備的高低溫、恒定濕熱、交變濕熱試驗。恒溫恒濕試驗機試驗溫度范圍：-70~150℃，濕度范圍：10~98﹪RH。

鹽霧試驗利用鹽霧試驗設備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來考核產(chǎn)品或金屬材料耐腐蝕性能的環(huán)境試驗。常用的有：中性鹽霧試驗（NSS試驗）、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗（CASS試驗）、交變鹽霧試驗等。

在鹽霧試驗箱容積空間內，用噴霧的方法，造成鹽霧環(huán)境，來對產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能質量進行考核48h。其鹽霧環(huán)境的氯化物的鹽濃度，可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾十倍，使腐蝕速度大大提高，得出結果的時間大大縮短。三、熱騷擾

熱量，特別是溫度波動以及不均勻的溫度場對檢測裝置的干擾主要體現(xiàn)在以下幾個方面：元件參數(shù)的變化（溫漂）、接觸熱電勢干擾、元器件長期在高溫下工作時，引起壽命和耐壓等級降低等?？朔岣蓴_的防護措施有：選用低溫漂元件，采取軟、硬件溫度補償措施，選用低功耗、低發(fā)熱元件，提高元器件規(guī)格余量，儀器的前置輸入級遠離發(fā)熱元件，加強散熱、采用熱屏蔽等。散熱實例

計算機顯卡的散熱風扇四、固有噪聲騷擾

在電路中，電子元件本身產(chǎn)生的、具有隨機性、寬頻帶的噪聲稱為固有噪聲。最重要的固有噪聲源是電阻熱噪聲、半導體散粒噪聲和接觸噪聲等。固有噪聲可以從喇叭或耳機中反映出來，但更多的時候是反映在輸出電壓的無規(guī)律跳變上。五、電、磁噪聲騷擾

電磁波可以通過電網(wǎng)以及直接輻射的形式傳播到離這些噪聲源很遠的檢測裝置中。在工頻輸電線附近也存在強大的交變電場，在強電流輸電線附近存在干擾磁場，他們將對靈敏的檢測裝置造成干擾。由于這些干擾源功率強大，要消除他們的影響較為困難，必須采取多種措施來防護，見下2節(jié)。

第二節(jié)檢測技術中的電磁兼容原理一、電磁兼容（EMC）概念我國從20世紀80年代至今已制定了上百個電磁兼容的國家標準,強制要求絕大多數(shù)電氣設備必須通過相關電磁兼容標準的性能測試。EMC指電子設備在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能按照原設計要求而正常工作的能力,而且也不向處于同一環(huán)境中的其他設備釋放超過允許范圍的電磁干擾。“電磁兼容”的定義是：“設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作,且不對該環(huán)境中的住何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”,即要求在同一電磁環(huán)境中的各種設備都能正常工作,又互不干擾,達到“兼容”狀態(tài)。回目錄二、電磁干擾的來源

本節(jié)討論由騷擾引起的設備、轉輸通道或系統(tǒng)性能的下降問題。電磁干擾源分為兩大類：自然界干擾源和人為干擾源，后者是檢測系統(tǒng)的主要干擾源。1.自然界干擾源包括地球外層空間的宇宙射電噪聲、太陽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30MHz以下，對檢測系統(tǒng)的影響較大。

2.人為干擾源又可分為有意發(fā)射干擾源和無意發(fā)射干擾源。

自然界干擾源和人為干擾源

當太陽耀斑爆發(fā)時,釋放大量帶電粒子,擾動地球電離層,干擾無線電短波通訊。

閃電產(chǎn)生電磁場干擾人為干擾源雷達會產(chǎn)生大功率高頻干擾

變電站會產(chǎn)生50Hz的高次諧波干擾以及電暈放電干擾。檢測系統(tǒng)受到外部電磁干擾示意圖移動通訊電力線雷電電臺電視臺交流供電電路電動機移動通信設備天體電磁輻射檢測系統(tǒng)電磁干擾的主要

傳播路徑移動通訊電吹風機干擾電視機的演示

電吹風機產(chǎn)生的電磁波干擾以兩種途徑到達電視機：①以空間電磁場傳輸?shù)姆绞接呻娨暀C的天線接收；②通過共用的電源插座。三、電磁干擾的傳播途徑

電磁干擾三要素消除或減弱電磁干擾的方法（1）消除或抑制干擾源：積極、主動的措施是消除干擾源。（2）切斷干擾途徑：提高絕緣性能、采用光耦合器、采用退耦、濾波電路、靜電屏蔽、磁屏蔽、電磁屏蔽等。（3）削弱接受回路對干擾的敏感性：降低輸入阻抗、盡量采用數(shù)字電路等。路和場的干擾

路的干擾必須在干擾源和被干擾對象之間有完整的電路連接，干擾沿著這個通路到達被干擾對象。例如通過電源線、變壓器引入的干擾。路的干擾又稱傳導干擾；場的干擾不需要沿著電路傳輸，而是以電磁場輻射的方式進行，又稱為輻射干擾。例如，電源線對傳感器的信號線的電場耦合干擾；又如電焊機電纜上的強電流對信號線的磁場耦合干擾。1.通過路的干擾

由電源配電回路引入的干擾

交流供配電線路在工業(yè)現(xiàn)場的分布相當于一個吸收各種干擾的網(wǎng)絡,以電路傳導的形式傳遍各處，經(jīng)檢測裝置的電源線進入儀器內部造成干擾。電壓突變和交流電源波形畸變使工頻的高次諧波

經(jīng)電源線進入儀器的前級電路。常見的大功率干擾有：調壓或逆變電路中的晶閘管引起的大功率高次諧波干擾、開關電源經(jīng)電源線往外泄漏出的幾百千赫茲尖脈沖干擾。2．通過場的干擾

電場耦合的實質是電容性耦合。要減少電源線對信號線的電場耦合干擾，就必須加大信號線與電源線的距離、減小兩者間的分布電容；必須盡量保持電路和信號線的對地平衡，布線時，多采用雙絞扭屏蔽線。

帶電物體產(chǎn)生的電場由磁場耦合引起的干擾

防止磁場耦合干擾途徑的辦法有：使信號線遠離強電流干擾源，從而減小互感量M；采用鐵質低頻磁屏蔽，從而減小信號線感受到的磁場；采用絞扭導線使引入到信號處理電路兩端的干擾電壓大小相等、相位相同，使差模干擾轉變成共模干擾。

C型變壓器的漏感比E型小4對雙絞扭線由電焊引起的干擾

電焊機二次側電纜產(chǎn)生強磁場干擾磁場交鏈信號線由高頻電磁場輻射引起的干擾

高頻輻射耦合是以電磁場的形式，通過輻射途徑，將電磁能量從干擾源，經(jīng)輻射空間傳輸?shù)綑z測設備。

1）天線與天線間的輻射耦合：干擾源和檢測設備中，較長的輸出信號線、控制線、輸入信號線等，都可以看成一段發(fā)射天線或接收天線，均能發(fā)射和接收電磁波（天線輻射耦合干擾）。

2）電磁場對導線的感應耦合：干擾沿導線而產(chǎn)生電磁輻射而進入檢測設備。3）電磁場對閉合回路的耦合：檢測設備中的某些閉合回路的長度約等于電磁場波長的1/4時，干擾源的電磁場與閉合回路之間的電磁耦合就較大，將在閉合回路中產(chǎn)生干擾電流。由高頻電磁場輻射引起的干擾

手機信號（825~1990MHz）有可能引起各種儀器的誤動作。飛機起飛、降落階段最好關機。第三節(jié)幾種電磁兼容控制技術抗電磁干擾技術有時又稱為電磁兼容控制技術或“電磁兼容對策”?？刹捎闷茐母蓴_途徑和削弱檢測系統(tǒng)電路對干擾的敏感性等方法，常用的抗干擾措施有屏蔽、接地、浮置、退耦、濾波、光電隔離等技術?；啬夸浺弧⑵帘渭夹g

利用金屬材料制成容器，將需要防護的電路包圍在其中，可以防止電場或磁場耦合干擾的方法稱為屏蔽。屏蔽可分為靜電屏蔽、低頻磁屏蔽和電磁屏蔽等幾種。根據(jù)不同的對象，使用不同的屏蔽方式。

未加屏蔽罩時，中頻變壓器線圈易受外界干擾。加屏蔽罩后的中頻變壓器1.靜電屏蔽

靜電屏蔽是用銅或鋁等導電性良好的金屬為材料制作成封閉的金屬容器，并與地線連接，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部干擾電場的電力場不影響其內部的電路。反之，內部電路產(chǎn)生的電力線也無法影響外電路。靜電屏蔽的容器器壁上允許有較小的孔洞（作為引線孔或調試孔）它對屏蔽的影響不大。靜電屏蔽原理

a）帶電體（干擾源）通過電場感應干擾儀器Ab）儀器B放在靜電屏蔽盒內，不受帶電體的干擾c）帶電體放在接地的靜電屏蔽盒內，而盒外無電力線

各種靜電屏蔽

儀器設備的屏蔽外殼最好接地屏蔽面板允許小孔各種靜電屏蔽（續(xù)）

自制的屏蔽紫銅罩通風屏蔽窗各種靜電屏蔽（續(xù)）

開關電源采用帶孔的屏蔽外殼，既可防止電磁干擾外泄，又可散熱各種靜電屏蔽（續(xù)）

帶調試孔的屏蔽盒屏蔽用的導電硅橡膠鐵鎳鍍銀微珠復合粉末與硅橡膠混合硫化，可制作導電硅橡膠?？筛采w在被保護體上，或者作為柔軟的密封條，可以起靜電屏蔽作用。優(yōu)良的導電硅橡膠的體積電阻率可以達到0.0001Ω·m。1GHz時的衰減仍可達到40dB(1/100)。屏蔽線

三絞扭屏蔽線銅芯4對雙絞扭屏蔽線(鋁質屏蔽層接地）聚氟乙烯絕緣層屏蔽層吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，抵消部分干擾電磁波)銅線編織網(wǎng)（必須接地）2.低頻磁屏蔽

低頻磁屏蔽是用來隔離低頻（主要指50Hz）磁場和固定磁場（也稱靜磁場，其幅度、方向不隨時間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的磁場）耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或靜電屏蔽盒對低頻磁場不起隔離作用。必須采用高導磁材料作屏蔽層，以便讓低頻干擾磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使低頻磁屏蔽層內部的電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。有時還將屏蔽線穿在接地的鐵質蛇皮管或普通鐵管內，同時達到靜電屏蔽和低頻屏蔽的目的。

低頻磁屏蔽示意圖1－50Hz變壓器鐵心2－主磁通3－漏磁通4－導磁材料屏蔽層5－內部電路

用于低頻磁屏蔽的鐵質外殼多數(shù)儀器的外殼采用導磁材料（例如：鐵質機殼）作屏蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使受外殼保護的內部電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。如果將外殼接地，則同時達到靜電屏蔽和低頻磁屏蔽的目的。3.高頻電磁屏蔽

高頻電磁屏蔽是采用導電良好的金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，將被保護的電路包圍在其中。它屏蔽的干擾對象是100kHz以上磁場。干擾源產(chǎn)生的高頻磁場遇到導電良好的電磁屏蔽層時，就在其外表面感應出同頻率的電渦流，從而消耗了高頻干擾源磁場的能量。其次，電渦流也將產(chǎn)生一個新的磁場，抵消了一部分干擾磁場的能量，從而使電磁屏蔽層內部的電路免受高頻干擾磁場的影響。鍍銅電磁屏蔽盒高頻電磁屏蔽示意圖

a）基本原理b）高頻變壓器的屏蔽1－交變磁場2－電磁屏蔽層

電磁屏蔽材料鐵氧體吸波磁布EMC測試中的電磁屏蔽被測物的上、左、右墻體和地板，均設置鎳鋅鐵錳組成的錐形截尖鐵氧體吸波材料屏蔽室

導電PVC地板用于防靜電及底部屏蔽電磁干擾信號無法穿透鋼板屏蔽室軍用屏蔽帳篷幾種用導電纖維材料編織而成的軍用電磁屏蔽器材便攜軍用電子方艙屏蔽通信車防電磁波屏蔽圍裙幾種用導電纖維材料編織而成的

電磁屏蔽服輻射源防電磁波屏蔽服裝防電磁波屏蔽圍裙的使用二、接地技術（一）地線的種類接地起源于強電技術，它的本意是接大地，主要著眼于安全。這種地線也稱為“保護地線”或“保護導體”（PE導體，每間隔20~30m重復接地）。

接地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。對于儀器、通訊、計算機等電子技術來說，“地線”多是指電信號的基準電位，也稱為“公共參考端”，它除了作為各級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)。它可以接大地，也可以與大地隔絕（例如飛機）。保護地線電烙鐵的外殼必須良好地接大地，以保證人身安全以及焊接對象不致被靜電擊穿。

電器的外殼不能接零，應接PE。接地電阻通常不應大于4Ω

工作接地又稱為系統(tǒng)接地、供電變壓器中性點接地。

工作接地的作用是保持系統(tǒng)電位的穩(wěn)定性。當三相不平衡時，且工作接地不良時，供電系統(tǒng)的零線（N）將帶電，可能引起某一相過電壓。四種觸電情況

人體防靜電接大地

人在工頻電場中工作時，身體可能感應出幾十伏以上的電壓；當人在地板上行走時，也可能因摩擦而帶上幾百伏以上的靜電。因此在焊接集成電路時，人體必須良好地接大地，以保證集成電路的CMOS電路輸入端不致被靜電擊穿。人體接地的方法之一是帶上接地的防靜電手腕帶。防靜電手腕帶防靜電手腕帶

的使用接地信號地線分類

1.模擬信號地線

模擬信號地線是模擬信號的零信號電位公共線。因為模擬信號電壓多數(shù)情況下均較弱、易受干擾，易形成級間不希望的反饋，所以模擬信號地線的橫截面積應盡量大些。

提問：話筒的地線與喇叭的地線，哪一個容易收到電火花的干擾？2.數(shù)字信號地線

數(shù)字信號地線是數(shù)字信號的零電平公共線。由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，動態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成為微弱模擬信號的干擾源，為了避免數(shù)字信號對模擬信號的干擾，數(shù)字信號地線、模擬信號地線應分別設置為宜，否則數(shù)字信號會嚴重干擾模擬信號的測量結果。提問：A-D轉換器的地線與D-A轉換器的地線，哪一個容易收到電火花的干擾？

3.信號源地線

傳感器可看作是測量裝置的信號源，多數(shù)情況下信號較為微弱。通常傳感器安裝在生產(chǎn)設備現(xiàn)場，而測量裝置設在離現(xiàn)場一定距離的控制室內，從測量裝置的角度看，可以認為傳感器的公共參考端就是信號源地線，它必須與測量裝置進行正確的連接才能提高整個檢測系統(tǒng)的抗干擾能力。提問：話筒的輸出信號電流是毫安數(shù)量級？還是微安數(shù)量級？

4.負載地線

負載的電流一般都比前級信號電流大得多，負載地線上的電流有可能干擾前級微弱的信號，因此負載地線必須與其他信號地線分開。例如，若誤將喇叭的負極（接地線）與擴音機話筒的屏蔽線碰在一起，就相當于負載地線與信號地線合并，可能引起嘯叫。又如當負載是繼電器時，繼電器觸點閉合和斷開的瞬間經(jīng)常產(chǎn)生電火花，容易反饋到前級，造成干擾，因此應正確連接。提問：擴音機喇叭的輸出信號電流是毫安數(shù)量級？還是安培數(shù)量級？(二)一點接地原則

對于模擬信號地線、數(shù)字信號地線、信號源地線、負載地線等幾種地線一般應分別設置，在電位需要連通時，也必須仔細選擇合適的點，在一個地方相連，才能消除各地線之間的干擾。1.單級電路的一點接地原則

考慮到加工工藝，在實際的印制電路板設計中，只能做到各接地點盡量靠近、并加大地線的寬度。1－接線端子2－印制電路板安裝孔3－接地母線4－高頻變壓器金屬屏蔽外殼接地點2.多級電路的一點接地原則

若將多級電路的地線逐級串聯(lián)，在最后一段地線上將存在一定的對地電位差，有可能產(chǎn)生共阻抗耦合干擾，應采取并聯(lián)接地方式，才不易產(chǎn)生級與級之間的相互干擾。設計多級電路的地線應注意以下兩個原則：1）公用地線截面積應盡量大些，以減小地線的內阻;2）應把電流最大的電路放在距電源的接地點最近的地方。多級電路的一點接地示意圖

多級電路的地線不能逐級串聯(lián)。在幾塊電路板的地線上存在著GND1、GND2、GND3三點不同的對地電位差，雖然其數(shù)值很小，但仍有可能產(chǎn)生共阻抗干擾。高頻電路的大面積接地

當頻率較高時，應采取大面積的地線（也稱“鋪地”）。這時允許“多點接地”，這是因為接地面積充分大，內阻很低，事實上相當于一點接地，不易產(chǎn)生級與級之間的共阻耦合。

3.檢測系統(tǒng)的一點接地原則

許多傳感器的兩根信號線均不接大地。如果這時二次儀表也采用浮置電路，容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象，且易產(chǎn)生電場干擾。在這種情況下多采用二次儀表測公共參考端接地的方案。此種情況下，檢測系統(tǒng)仍然符合一點接地原則。在二次儀表與計算機相連接的情況下，由于計算機的公共參考端已被接金屬機箱，并通過保護地線接大地，所以這時二次儀表的零電位端（公共參考端）也就通過計算機接大地了。在上述情況下，傳感器的公共參考端不應再接地，否則會產(chǎn)生大地環(huán)流，造成干擾。浮置電路

1－低功耗二線制儀表2－傳輸線

(正極)3－傳輸線(負極)取樣電阻4－取樣電阻5－手持式HART通信器6－低功耗數(shù)字電流表7－浮置式電源采用干電池的數(shù)字儀表的浮置電路

若傳感器和二次儀表電路（儀表放大器）在未接信號線之前，兩者的公共參考端均不接大地，即：與大地之間沒有任何導電性的直流電阻聯(lián)系，這種類型的電路就稱為浮置電路。浮置電路基本消除了大地電位差引起的大地環(huán)流，抗干擾能力較強。電池供電的hart通信器三、濾波技術

濾波器是抑制交流差模干擾的有效手段之一。有RC濾波器和LC濾波器等幾種。

1.RC信號線濾波器當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時,利用小體積、低成本的無源RC低通濾波器將對串模干擾有較好的抑制效果。

a）單節(jié)平衡式RC濾波器與放大器的連接b）雙節(jié)不平衡式RC濾波器c）低通濾波器圖形符號d）幅頻特性低通濾波器

低通濾波器只允許直流信號或緩慢變化的極低頻率的信號通過，而不讓較高頻率的信號通過的電路。當輸出信號降至最大值的0.707倍(1/√2)時的頻率稱為低通濾波器的截止頻率fH：“較高頻率信號”是相對于直流電壓而言的，指50Hz及50Hz以上的信號，它們多數(shù)不是有用信號。儀表輸入端串接低通濾波器后，會阻礙有用信號的突變，使電路的反應變慢。R、L、C、RC、LC低通濾波器電路兩級低通濾波器差模電容低通濾波器前后波形比較電子系統(tǒng)受到電磁干擾的波形濾波后的波形模擬信號數(shù)字信號2.交流電源濾波器

電源網(wǎng)絡吸收了各種高、低頻噪聲，常用用壓降較小的LC濾波器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（續(xù)）

用戶可根據(jù)需要，選擇內部包含一級LC或兩級LC，甚至三級LC的電源濾波器。使用時外殼需要良好接大地。

右圖的電源濾波器面板上共畫有幾級LC濾波電路？交流電源濾波器面板放大圖交流電源濾波器外形（續(xù)）帶交流電源濾波器的插座兩級交流電源濾波器的內部電路共模電感差模電感共模電容交流電源濾波器的內部電路100

H電感、0.1

F電容組成高頻濾波器，用于吸收從電源線傳導進來的中短波段的高頻噪聲干擾；圖中兩只對稱的5mH電感是由繞在同一只鐵心兩側、匝數(shù)相等的電感繞組構成的，稱為共模電感，用于吸收因電源波形畸變而產(chǎn)生的諧波干擾；圖中的壓敏電阻RU用于吸收因雷擊等引起的浪涌電壓干擾。濾波器的外殼可以接到“PE”線（供電系統(tǒng)的專用保護地線）。開關電源內部的電源濾波器

共模電感共模電容差模電容電源濾波器中的共模電感當50Hz負載大電流流經(jīng)共模電感時，由于進線與出線產(chǎn)生的磁場方向相反，相互抵消，不會產(chǎn)生交流壓降，但共模電感對高頻共模干擾卻有較大的感抗。三相共模電感單相共模電感交流電源濾波器的使用效果使用電源濾波器前觀察到的干擾使用電源濾波器后干擾大部分消失3.直流電源濾波器

直流電源往往為幾個電路所共用,為了避免通過電源內阻造成幾個電路間互相干擾,應在每個電路的直流電源上加上RC或LC退耦濾波器。下圖中的電解電容用來濾除低頻噪聲,電解電容旁邊并聯(lián)一個0.01~0.1

F的磁介電容或獨石電容,用來濾除高頻噪聲。

四、光耦合技術

1.光耦的工作原理

目前檢測系統(tǒng)越來越多地采用光耦合器，也稱光電耦合器，簡稱光耦，它可較大地提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力。光耦合器是一種電→光→電的耦合器件，它的輸入量是電流，輸出量也是電流，可是兩者之間從電氣上看卻是絕緣的，輸入、輸出回路的絕緣電阻可高達1010

、耐壓超過1kV。光耦中的發(fā)光二極管一般采用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而光敏元件可以是光敏二極管、光敏晶體管、達林頓管，甚至可以是光敏雙向晶閘管、光敏集成電路等。2.光耦的特點

1）輸入、輸出回路絕緣電阻高（大于1010Ω）、耐壓超過1kV。

2）因為光的傳輸是單向的，所以輸出信號不會反饋和影響輸入端。

3）輸入、輸出回路在電氣上是完全隔離的，能很好地解決不同電位、不同邏輯電路之間的隔離和傳輸?shù)拿?。光耦的外形雙列直插式貼片式3.光耦的隔離、傳輸作用舉例

1）強電與弱電信號電路隔離

光耦的紅外發(fā)光二極管經(jīng)兩只限流電阻R1、R2跨接到三相電源路中。當交流接觸器吸合后，有電流流過光耦中的紅外發(fā)光二極管VＬ1，光耦中的光敏三極管V1處于導通狀態(tài)，以及Ue為高電平，Ｕo為低電平。

用“氖氣泡測電筆”測試IC1左右兩側的帶電狀態(tài)，哪一側電筆亮？2)光耦的隔離、傳輸、電平轉換作

下圖是NPN常開型接近開關光耦電路。VCC為棕色，OUT為黑色，GND1端為藍色。當金屬板靠近接近開關至額定動作距離時