检测装置的干扰技术

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1、第十三章、检测装置的干扰抑制技术1）、检测装置主要应用于实际的工业生产过程，而工业现场的环境往往干扰严重。这些干扰的存在，轻则影响测量精度，重则使测量结果完全失常，因此，有效地排除和抑制各种干扰，保证检测装置能在实际应用中可靠地工作，已成为必须探讨和解决的问题。2）、本章就检测装置的干扰类型、干扰的传输途径以及干扰的硬件软件抑制技术做一介绍。第一节、干扰的来源一、常见的干扰类型对于检测装置总是存在着影响测量结果的各种干扰因素，这些干扰因素来自干扰源，按干扰的来源，可把干扰分成内部干扰和外部干扰两大类。1、外部干扰⑴、外部干扰主要来自：自然界以及检测装置周围的电气设备，是由使用条件和

2、外界环境决定的，与系统装置本身的结构无关。⑵、自然界产生干扰的原因为：自然现象：如雷电、大气电离、宇宙射线、太阳黑子活动以及其他电磁波干扰。自然界的干扰不仅对通信、导航设备有较大影响，而且因为现在的检测装置中已广泛使用半导体器件，在射线作用下将激发电子，空穴对而产生电动势，以致影响检测装置的正常工作。⑶、检测装置周围的电气设备产生干扰的因素有：电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、晶闸管整流装置等强电系统的影响。这些干扰主要通过供电电源对检测装置产生影响。在大功率供电系统中，大电流输电线产生的交变电磁场，也会对检测装置产生干扰。2、内部干扰⑴、内部干扰是由装置内部的各种元器件引起的。

3、它包括固定干扰和过渡干扰。⑵、过渡干扰是：电路在动态工作时引起的干扰。⑶、固定干扰包括：电阻中随机性电子热运动引起的热噪声；半导体及电子管内载流子随机运动引起的散粒噪声；由于两种导电材料之间不完全接触时，接触面电导率的不一致而产生的接触噪声。如继电器的动静触头接触时发生的噪声等；因布线不合理，寄生振荡引起的干扰热骚动的噪声干扰等。固定干扰是引起测量随机误差的主要原因，一般很难消除，主要靠改进工艺和元器件质量来抑制。二、噪声与信噪比1、噪声噪声就是检测系统及仪表电路中混进去的无用信号。通常所说的干扰就是噪声造成的不良效应。噪声和有用信号的区别在于，有用信号可以用确定的时间函数来描述，

4、而噪声则不可以用预先确定的时间画数来描述。噪声属于随机过程，必须用描述随机过程的方法来描述，分析方法亦应采用随机过程的分析方法。2、信噪比⑴、在测量过程中，人们不希望有噪声信号，但客观事实中噪声总是与有用的信号联系在一起的，而且人们也无法完全排除噪声，只能要求噪声尽可能小，究竟允许多大的噪声存在，必须与有用信号联系在一起考虑。显然，大的有用信号，允许噪声较大，而小的有用信号，允许噪声也随之减少。⑵、为了衡量噪声对有用信号的影响，需引入信噪比(S/N)的概念。信噪比：是指在通道中有用信号成分与噪声信号成分之比。设有用信号功率为Ps，有用信号电压为Us，噪声功率为PN，噪声电压为UN。

5、则有：（13-1)式（13-1)表明，信噪比越大，表示噪声的影响越小。在检测装置中应尽量提高信噪比。第二节、干扰的耦合方式及传输途径干扰必须通过一定的耦合通道或传输途径才能对检测装置的正常工作造成不良的影响。也就是说，造成系统不能正常工作的干扰形成需要具备三个条件：①、干扰源；②、对干扰敏感的接收电路；③、干扰源到接收电路之间的传输途径。常见的干扰藕合方式主要有：静电藕合、电磁藕合、共阻抗藕合、漏电流藕合。a）静电藕合的实际表示b）等效电路图13-1、静电藕合等效电路1、静电藕合1）、静电藕合是由于两个电路之间存在着寄生电容，使一个电路的电荷影响到另一个电路。2）、在一般情况下，静

6、电藕合传输干扰可用图13-1表示。En为干扰源电压；Zi为被干扰电路的输入阻抗；Cm为造成静电藕合的寄生电容。3）、根据图13-1所示的电路，可以写出在Zi上干扰电压的表达式：∵∴式中：ω为干扰源En的角频率。4）、考虑到一般情况下有jwCmZi＜＜1，故上式可简化为：Unc=jωCmZiEn（13-3)5）、从上式可以得到以下结论：⑴、干扰源的频率越高，静电藕合引起的干扰也越严重。⑵、干扰电压Une与接收电路的输入阻抗Zi成正比；因此，降低接收电路输入阻抗，可减少静电藕合的干扰。⑶、应通过合理布线和适当防护措施，减少分布电容Cm，以减少静电藕合引起的干扰。6）、图13-2所示为仪

7、表测量线路受静电藕合而产生干扰的示意图及等效电路。a)放大器输入受静电藕合的干扰、b）等效电路图13-2、静电藕合对测量线路的干扰图中：A导体为对地具有电压En的干扰源；B为受干扰的输入测量电路导体；Cm为A与B之间的寄生电容；Zi为放大器输入阻抗Une为测量电路输出的干扰电压。设：Cm=0.01pF，Zi=0.1MΩ，k=100，En=5V，f=1MHz，则有：Uni=n2πfCmEn=5×2π×106×0.01×10-12×105=31.4mV而经放大器输出端的干