传感与检测技术刘传玺第5章节抗干扰技术

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1、第五章抗干扰技术第五章抗干扰技术第一节检测系统中的干扰第二节常用抗干扰技术9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/第一节检测系统中的干扰一、干扰的种类、噪声源及防护办法在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这些无用信号称为干扰，也称为噪声。噪声一般可分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声有自然界噪声源(如电离层的电磁现象产生的噪声)和人为噪声源(如电气设备、电台干扰等)；内部噪声又名固有噪声，它是由检测装置的各种元件内部产生的，如热噪声、散

2、粒噪声等。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（）来表示，它是指信号通道中有用信号功率与噪声功率之比或有用信号电压与噪声电压之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为dB。在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。由上式可知，信噪比越大，表示噪声的影响越小。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/噪声干扰来自于噪声干扰源，工业现场的干扰源形式繁多，经

3、常是几个干扰源同时作用于检测装置，只有仔细地分析其形式及种类，才能提出有效的抗干扰措施。1．机械干扰机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置中的元件发生振动，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的影响。对机械干扰主要是用减振弹簧和减振橡胶来防护。2．化学及湿度干扰化学物品如酸、碱、盐及其他腐蚀性气体侵入检测装置内部，腐蚀电气元件，产生电化学噪声。环境湿度增大，会使绝缘体的绝缘电阻下降，电介质的电介常数增大，电感线圈的Q值（电感线圈的品质因数）下降，金属材料生锈等。在上述这种环境中工作的检测装置必须采取密

4、封、浸漆、环氧树脂或硅橡胶封灌等措施来防护。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/3．热干扰热量，特别是温度波动及不均匀温度场对检测装置的干扰主要体现在两个方面：（1）电子元件均有一定的温度系数，温度升高时，相应的电路参数随之改变，将会引起误差。（2）接触热电动势。由于电子元件多由不同金属构成，当它们相互连接组成电路时，如果各点温度不均匀就不可避免地产生热电动势，叠加在有用信号上引起测量误差。对于热干扰，除了选用低温漂元件，采用适当的软、硬件温度补偿措施外，仪器的前置输入级远

5、离发热元件，还要注意降低仪器的环境温度，加强仪器内部散热，采用热屏蔽等。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/4．固有噪声干扰由于检测装置内部元件的无规则物理性运动所形成的宽频带固有噪声源有三种：热噪声、散粒噪声和接触噪声。(1)热噪声：热噪声(又称电阻噪声)是由于电阻中电子的热运动所形成的。因为电子的热运动是无规则的，因此电阻两端的噪声电压也是无规则的，它所包含的频率成分是十分复杂的。(2)散粒噪声：散粒噪声存在于电子管和晶体管中，是通过晶体管基区的载流子的无规则扩散以及电

6、子—空穴对的无规则运动和复合而形成的。(3)接触噪声：接触噪声是由于两种材料之间不完全接触，从而形成电导率的起伏而产生的。它发生在两个导体连接的地方，如继电器的接点、电位器的滑动接点等。接触噪声通常是低频电路中最重要的噪声源。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/5．光的干扰检测装置中的各种半导体元件对于光同样具有很强的敏感性。因为制造半导体的材料在光照的作用下会形成电子空穴对，致使半导体器件产生电动势或使其电阻值发生变化，而影响测量结果。因此，半导体器件应封装在不透光的壳体

7、内。对于具有光敏作用的元件，则应注意对光干扰的屏蔽。6．电、磁噪声干扰各种电子设备的噪声干扰，其产生原因多数属于放电现象。在放电过程中会向周围空间辐射出从低频到高频的电磁波，且能传播得很远。在工频输电线路附近也存在强大的交变电场和磁场，产生工频干扰。另外还有电子开关和脉冲发生器的感应干扰等。(1)电晕放电噪声主要来源于高压输电线，它具有间隙性，并产生脉冲电流，从而成为一种干扰噪声。9/2/2021尚辅网http://shangfuwang.com/(2)放电管(如日光灯、霓虹灯)放电噪声属于辉光放电和弧光

8、放电，与外电路连接时容易引起高频振荡。(3)火花放电噪声。例如雷电、电气设备中电刷间周期性放电、火花式高频焊机、继电器触点的通断(电流很大时则会产生弧光放电)、汽车发动机的点火装置等。(4)工频干扰大功率输电线是典型的工频噪声源。低电平的信号线只要一段距离与输电线相平行，就会受到明显的干扰。另外，在电子装置的内部，由于工频感应也会产生交流噪声。如果工频的波形失真较大(如供电系统接有大容量的晶闸管设备)，由于高次谐波分量的增多，