智能仪器抗干扰技术

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1、内容提要：一、干扰和噪声二、干扰的分类及传播途径三、硬件的抗干扰技术四、软件的抗干扰技术§5.3智能仪器抗干扰技术P221-231一、干扰和噪声1、干扰与噪声干扰：来自信号外部、可以用屏蔽或接地的方法加以减弱或消除的影响。噪声：由于材料或器件内部的原因而产生的污染，无用的，不规则的。2、噪声的来源与特点噪声是来自元器件内部的一种信号污染源。3、干扰的来源和特点干扰窜入仪器的渠道主要有三个：（1）空间电磁场（2）传输通道（3）配电系统特点：来自测试系统外部，因此一般可以通过屏蔽、滤波或电路元器件的合理布局，通过电源线和地线的合理连接，引线的正确走向等措施加以减弱或消除。4、噪声和

2、干扰的区别①噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入智能仪器并影响其正常工作才形成干扰。②噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果，是一个量变到质变的过程。③干扰在满足一定条件时，可以消除。噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。5、噪声形成干扰的三要素1）传导和辐射电磁能量的噪声源2）噪声传递的途径3）对干扰敏感的接收电路干扰源耦合通道接收电路噪声形成干扰的三要素二、干扰的分类及传播途径1、干扰的分类（根据产生干扰的物理原因）（1）机械干扰采取减振措施解决（2）热干扰

3、采用热平衡、恒温措施、温度补偿元器件等来解决（3）光干扰采用光屏蔽来抑制（4）湿度干扰采取防潮措施，元器件或电路板浸漆，用环氧或硅橡胶灌封1、干扰的分类（根据产生干扰的物理原因）（5）化学干扰密封，保持清洁（6）电和磁干扰硬件、软件抗干扰（7）射线辐射干扰2、电磁干扰的分类噪声产生的来源：固有噪声、人为噪声、自然噪声、放电噪声。干扰的表现形式：规则干扰、不规则干扰干扰出现的区域：内部干扰、外部干扰干扰对电路作用的形式：差模干扰、共模干扰共模干扰：任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰：任何两个载流导体之间的不希望有的电位差外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。天电

4、干扰、天体干扰、电气设备的干扰、电源的工频干扰内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的。有分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输造成的波反射；多点接地造成的电位差引入的干扰；装置及设备中各种寄生振荡引入的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干扰；甚至元器件产生的噪声等。内部干扰环境干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合。1）．静电耦合3、干扰的传播途径静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它线路的。两根并排的导线之间会构成分布电容，如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之间都会构成分布电容。图中给出两根平行导线之间静电耦合的示意

5、电路，Cl2是两个导线之间的分布电容，C1g、C2g是导线对地的电容，R是导线2对地电阻。如果导线1上有信号V1存在，那么它就会成为导线2的干扰源，在导线2上产生干扰电压Vn。显然，干扰电压Vn与干扰源V1、分布电容Cl2、C2g的大小有关。如果导体1上有干扰源V1存在，导体2为接受干扰的导体，则导体2上出现的干扰电压Vn为Vn可近似表示为这表明干扰电压Vn与干扰源的角频率和幅值V1、导体2的负载电阻R、耦合电容C12成正比关系。当导体2对地电阻R很小，使当导体2对地电阻R很大，使Vn可近似表示为在这种情况下，干扰电压Vn由电容C12和C2g的分压关系及V1所确定，其幅值比前

6、种情况大的多。空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场则对其周围闭合电路产生感应电势。如设备内部的线圈或变压器的漏磁会引起干扰，还有普通的两根导线平行架设时，也会产生磁场干扰，如下图所示。如果导线1为承载着10kA、220V的交流输电线，导线2为与之相距1米并平行走线10米的信号线，两线之间的互感M会使信号线上感应到的干扰电压Un高达几十毫伏。如果导线2是连接热电偶的信号线，那么这几十毫伏的干扰噪声足以淹没热电偶传感器的有用信号。2）．磁场耦合两导体间的磁场耦合~~V1VnR3R2R1M导体1导体2I1其中，为感应线磁场交变

7、角频率，M为两根导线之间的互感系数，I1为导线1中的电流。减小Vn的主要途径是减小互感系数。由于感应电磁场引起的耦合，其感应电压Vn为：公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。3）．公共阻抗耦合如印刷电路板上的“地”，实质上就是公共回流线，由于它仍然有一定的电阻，各电路之间通过它产生信号耦合。可分为共电源干扰电压和共地干扰电压（1）、共电源干扰电压：如下图所示，在一块印刷线路板上各电路有公共电源线，各独立电路回