传感器与检测技术林锦实第7章节检测技术的综合应用

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1、第7章　检测技术的综合应用7.1　检测系统的抗干扰技术7.2　传感器的可靠性7.3　传感器的标定7.4　现代检测系统及其应用实例本章小结7.1　检测系统的抗干扰技术7.1.1　干扰的分类干扰来自干扰源。在工业现场和环境中，干扰源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰分为外部干扰和内部干扰。1.外部干扰　电气设备、电子设备、通信设施等高密度的使用，使得空间电磁波污染越来越严重。2.内部干扰　内部干扰是指系统内部的各种元器件、信道、负载、电源等引起的各种干扰。(1)信号通道干扰　计算机检测系统的信号采集、数据处理与执行机构的控

2、制等，都离不开信号通道的构建与优化。1)共模干扰：共模干扰对检测系统的放大电路的干扰较大。2)静电耦合干扰：静电耦合干扰的形成，是由于电路之间的寄生电容使系统内某一电路信号变化，从而影响其他电路。7.1　检测系统的抗干扰技术3)传导耦合干扰：计算机检测系统中脉冲信号在传输过程中，容易出现延时、变形，并可能接收干扰信号，这些因素均会形成传导耦合干扰。(2)电源电路干扰　对于电子、电气设备来说，电源电路干扰是较为普遍的问题。(3)数字电路引起的干扰　从量值上看，数字集成电路逻辑门引出的直流电流一般只有mA级。7.1.2　干扰的

3、引入干扰是一种破坏因素，但它必须通过一定的传播途径才能影响到测量系统。所以有必要对干扰的引入或传播进行必要的分析，切断或抑制耦合通道，降低接收电路对干扰的敏感程度或使用滤波等手段有效地消除干扰。7.1　检测系统的抗干扰技术1)静电耦合：又称静电感应，即干扰经杂散电容耦合到电路中去。2)电磁耦合：又称电磁感应，即干扰经互感耦合到电路中去。3)公共阻抗耦合：即电流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去。4)辐射电磁干扰和漏电流耦合：即在电能频繁交换的地方和高频换能装置周围存在的强烈电磁辐射对系统产生的干扰和由于绝缘不良由流

4、经绝缘电阻的电流耦合到电路中去的干扰。1.串模干扰　串模干扰等效电路如图7-1所示。SMR=20lg(7⁃2)2.共模干扰　前面已经介绍信号通道间可能存在共模干扰。7.1　检测系统的抗干扰技术(1)由被测信号源产生共模干扰　如图7-2所示，具有双端输出的差分放大器和不平衡电桥等不具有对地电位的形式，因而产生共模干扰。71.TIF7.1　检测系统的抗干扰技术图7-1　串模干扰等效电路7.1　检测系统的抗干扰技术图7-2　共模电压示意图(2)电磁场干扰引起共模干扰　当高压设备产生的电场同时通过分7.1　检测系统的抗干扰技术布电

5、容耦合到无屏蔽的双输入线，而使之具有对地电位时，或者交流大电流设备的磁场通过双输入线的互感在双输入线中感应出相同大小的电动势时，都有可能产生共模电压施加在两个输入端。图7-3　电磁场干扰引起共模电压a)高压设备产生的电场通过分布电容耦合所产生的共模电压b)交流大电流设备的磁场通过双输入线的互感所产生的共模电压7.1　检测系统的抗干扰技术图7-4　地电位差形成共模干扰电压(3)由不同地电位引起的共模干扰　当被测信号源与检测装置相隔7.1　检测系统的抗干扰技术较远，不能实现共同的“大地点”上接地时，由于来自强电设备的大电流流经

6、大地或接地系统导体，使得各点电位不同，并造成两个接地点的电位差Uce，即会产生共模干扰电压，如图7-4所示。7.1.3　干扰的抑制方法目前在计算机检测系统中，主要从硬件和软件两个方面来考虑干扰抑制问题。其中，接地、屏蔽、去耦，以及软件抗干扰等是抑制干扰的主要方法。1.计算机检测系统的接地　在电子装置与计算机系统中，接地又有了新的内涵，这里的“地”是指输入信号与输出信号的公共零电位，它本身可能是与大地相隔离。7.1　检测系统的抗干扰技术通过正确的接地，可消除各电路电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压，避免磁场和地电位差的影

7、响，不使其形成地环路，避免噪声耦合的影响。我们知道，作为导体，地球的体积非常大，其静电容量也是非常大的，故其电位比较恒定。在实际的工程应用中，常将地球电位作为基准电位，即零电位。此外，通过导体与大地相连时，即使有少许的接地电阻，只要没有电流导入大地，就可以认为导体的各部分以及与该导体连接的其他导体全都和大地一样为零电位。2.接地的类型　检测系统的接地主要有两种类型：保护接地和工作接地。(1)一点接地和多点接地　一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则是高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。7.1　检测系统的抗干扰技术

8、(2)交流地与信号地　在一段电源地线的两点间会有数毫伏，甚至几伏电压。(3)浮地与接地　多数的系统应接大地，有些特殊的场合，如飞行器或船舰上使用的仪器仪表不可能接大地，则应采用浮地方式。(4)数字地　数字地又称逻辑地，主要是逻辑开关网络，如TTL、CMOS印制电路板等数字逻辑电路的零电位。(5)模拟地