电气与电子测量技术--干扰和抑制

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1、干扰和抑制电磁干扰的三要素干扰源——向外发送干扰的源干扰（耦合）途径——传播电磁干扰的途径受扰设备（对象）——承受电磁干扰的客体干扰源受扰设备耦合途径几种典型的电气干扰抗干扰方法消除或抑制干扰源的产生——源上消除切断干扰（耦合）途径增强测量电路（对象）的抗干扰能力。电容(静电)耦合及其抗干扰对策静电耦合（电容性耦合）——经杂散电容耦合到电路中受扰电路在c、d点间所感受到的干扰信号为降低静电耦合的干扰与噪声——减小受扰电路的等效输入阻抗Z2和电路间的寄生电容C电场分析-静电场耦合从空间电场的角度来分析交流电系统和测量系统的

2、耦合。通常，交流高压线在对地电压为U,在高压线和大地间建立了电场E，定性分析时，认为E等于电压U和高压线距离地面的高度h的比值，即E=U/d。处于该电场中的导体的电位Ux正比于电场E和地面间距离的乘积。若UH很高，通过局部电容CAH、CAL、CBH、CBL耦合到无屏蔽的双输入线上的对地电压UA及UB电路分析-静电场耦合输入到测量差分放大电路的差分电压为UAB：只有时，UAB=0假如：采用静电屏蔽层来隔离电场耦合的干扰采用导电性能好的导体作为信号电缆的屏蔽层，如铜网或铝网。虽然信号线与接地屏蔽层之间有分布电容，但整个屏蔽层

3、通过固定接地成为一个等电位（零电位）体，电缆内部就与外电场隔离。注意图中信号电缆的屏蔽层只在测量仪器一端接地，而传感器不接地，防止由于两点接地引入额外的接地电位差耦合到测量仪器。磁场（互感）耦合及其抗干扰对策互感（磁场）耦合受扰电路在c、d点间所感受到的干扰信号为受扰电路所感受到的干扰信号U2随I1、M和干扰信号的频率ω增大而增大。降低互感耦合的干扰与噪声——减小受扰电路的寄生互感M图中测量仪表的输入回路由传感器、连接导线A、B和放大电路的输入阻抗构成一个闭合回路，附近的交流电流产生的交变的磁场穿过该闭合回路而发生交链，

4、根据法拉第电磁感应定律，回路中将有感应电动势e产生。设磁场（互感）耦合防磁场（互感）耦合的措施尽可能减小感应回路的面积S（最容易办到）信号源尽可能靠近测量仪表；导线A、B尽可能短并且尽可能靠近，如双绞线输入，使用双绞线输入另外的好处则可以使相反交链的磁通量相互抵消。增加耦合距离r测量仪表离干扰源尽可能远采用磁屏蔽切断磁耦合路径采用高磁导率的磁性材料：低频（铁、硅钢片等）；高频（坡莫合金、非晶合金、铁氧体）防磁场（互感）耦合的措施测量仪器放置在磁场较弱的区域电流进线和回线所围成的区域之外，由于相反方向电流产生的磁场有部分相

5、互抵消，而电流进线和回线所围成的区域内部的磁场同向叠加而被加强。共阻抗耦合及抗干扰对策公共阻抗耦合——公共阻抗耦合到电路受扰电路在c、d点间所感受到的干扰信号为受扰电路所感受到的干扰信号U2随I1、Z1的增大而增大。降低公共阻抗耦合干扰与噪声——减小干扰电路和受扰电路的公共阻抗Z1使用设计完善的稳压电源，减小交流电源电压波动对测量仪器造成干扰。对大功率的电动机，加装软启动装置，减小启动电流对配电系统的冲击。冲击电流负载通过电源内阻抗影响测量仪器测量仪器内部不同电路环节间通过直流稳压电源内阻抗的耦合测量电路内部不同环节通过

6、电源内阻耦合测量系统输入级的接地接地传感器和前置放大电路都分别接地，两个接地点之间的阻抗不可能为零，不同接地点之间就会出现一定的电位差Ug。当这个电位差与被测量的小信号相比，在大小幅度上不能忽略时，它就会以共模信号的形式表现出来，并耦合到前置放大电路的输入端。解决措施：为了避免因两点接地而造成不必要的共模输入，传感器和前置放大电路一般都只在一侧接地。如果前置放大电路的输入信号线采用带屏蔽层的电缆连接，屏蔽层也应随传感器或前置放大电路只在一侧接地，这也是图7-2中为什么只在测量仪器侧接地的原因。两点接地时屏蔽电缆的接地采用

7、浮地设计减小共模干扰本章小结干扰源交流高压：ic=U/Xc=UC（C-杂散电容）交流大电流：B=I/2r大du/dt：ic=C*du/dt大di/dt：e=M*di/dt干扰途径（电场/电容，磁场/互感）被干扰对象（电子线路测量回路）抗干扰技术消除或抑制干扰源的产生——源上消除切断耦合途径在允许的条件下远离干扰源，增加耦合距离。静电屏蔽:接地的金属磁场屏蔽:导磁材料(不用接地)测量仪器放置在电场或磁场较弱的区域增强测量电路的抗干扰能力。缩小测量输入回路面积合理接地，测量系统浮地设计对离测量信号频率范围较远的差模干扰

8、采用滤波（软硬件）共模:差分输入对称设计、共模驱动屏蔽层对抗输入阻抗不平衡