自动检测技术 第3版 教学课件 作者 马西秦 第13章 干扰抑制技术.ppt

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1、第十三章检测装置的干扰抑制技术工业现场干扰会造成检测电路失去测量精度甚至测量结果失常。本章讨论常见的干扰类型、干扰传输途径以及干扰抑制方法。第一节干扰的来源一、常见的干扰类型（1）外部干扰自然界干扰周围电气设备干扰（2）内部干扰：固定干扰动态干扰二、噪声和信躁比1.噪声：检测系统及仪表电路中混进去的无用信号。2.信噪比：测量通道中有用信号成分和噪声信号成分之比(取对数)。信噪比越大越好。信号功率噪声功率噪声电压信号电压第二节干扰的耦合与传输途径干扰形成的三个条件：（1）干扰源；（2）对干扰敏感的接

2、收电路；（3）从干扰源到接收电路之间的传输途径。静电耦合：因寄生电容引起的电荷耦合电磁耦合：因两个电路的互感引起的磁链耦合。共阻抗耦合：不同电路之间存在公共阻抗引起的电压耦合。例如两个电路合用一个电源。漏电流耦合：因绝缘不良，在绝缘电阻上产生漏电流所引起的干扰。一、静电耦合静电耦合示意图等效电路图寄生电容干扰电压干扰源电压输入阻抗结论：（1）干扰源的频率越高，静电耦合干扰越强。（2）减小接收电路阻抗Zi，有利于抑制静电耦合干扰。（3）合理布线，减小分布电容Cm，有利于抑制静电耦合干扰。静电耦合对放

3、大器的干扰等效电路图在干扰频率1MHz，干扰源电压5V，寄生电容0.01pF的情况下，干扰输入电压为31.4mV。100倍3.14V二、电磁耦合互感干扰电压干扰源电流电磁耦合示意图等效电路图电磁耦合对交流电桥的干扰在干扰频率10kHz，干扰源电流10mA，互感0.1µH的情况下，干扰电压为62.8µV。三、共阻抗耦合干扰源电流干扰电压共有阻抗共阻抗耦合等效电路电源内阻引起的共阻抗干扰四、漏电流耦合干扰源电压干扰电压漏电流输入回路的输入阻抗绝缘电阻漏电流耦合等效电路第三节差模干扰和共模干扰一、差模干

4、扰差模干扰：干扰信号与有效信号串联叠加后作用到检测装置的输入端。干扰信号有效信号较长的检测信号接线会因为电磁耦合、静电耦合带来差模干扰信号。电源变压器的屏蔽不良，信号源自身的纹波、漂移，也会带来差模干扰信号。差模干扰典型实例：--热电偶传输线受交变磁场影响引入差模干扰。抑制差模干扰的方法：1.采用低通滤波器滤掉交流干扰。2.尽可能早对被测信号进行前置放大，以提高信躁比。3.检测系统采用高抗扰度元器件，提高阀值电平，采用低速逻辑部件抑制高频干扰。4.注意信号线屏蔽和接地良好。二、共模干扰共模干扰：两

5、个输入端对地同时存在的干扰信号。出现共模干扰信号的主要原因是被测信号的参考接地点与检测电路的输入接地点不同。共模干扰示意图等效电路图输入端对地等效阻抗共模干扰电压长电缆导线电阻不同地之间的电位差消除共模干扰的方法：理论上，当两个输入端电路完全对称，r1=r2且Z1=Z2时，共模干扰可消除。实际上无法做到。抑制共模干扰的方法：尽可能使得r1、r2的数值接近，Z1、Z2的数值接近，就可以减小共模干扰。三、共模干扰抑制比共模干扰信号只有在电路不对称的情况下变成差模信号才会成为干扰。引入共模干扰抑制比的概

6、念，用以衡量检测装置对共模干扰的抑制能力。共模干扰抑制比越大越好。共模抑制比共模干扰信号（产生同样输出所需的）差模干扰信号差模增益共模增益抑制共模干扰的方法总结：（1）采用双端输入的差分放大器作为仪表输入通道的前置放大器，CMRR可达100—160dB，是抑制共模干扰的有效方法；（2）将“模拟地”与“数字地”隔离，共模干扰构不成回路，会被有效抑制；（3）利用屏蔽的方法使输入信号的“模拟地”浮空，也可以抑制共模干扰。第四节干扰抑制技术一、屏蔽技术屏蔽技术利用低阻材料或磁性材料，可隔离电磁干扰。1.静

7、电屏蔽利用导电性能良好的金属作成屏蔽盒，并将其接地，可以保护内部电路免受静电场的干扰。2.电磁屏蔽利用导电性能良好的金属作成屏蔽层，利用涡流作用，阻断高频电磁场的能量；如果加上接地，也可以防止静电干扰；还可以削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合所产生的干扰。3.低频磁屏蔽对低频磁场干扰，要用高导磁材料作屏蔽层。4.驱动屏蔽利用1:1的电压跟随器电路，迫使被屏蔽导体B与屏蔽层D等电位。二、接地技术正确接地可以消除各电路电流流经公共地线时产生的躁声电压，可抑制电磁场和地电位差的干扰。1.“地线”的种类：

8、（1）屏蔽接地线及机壳接地线--实现对电磁场的屏蔽。（2）信号接地线---分别设置的“模拟地”与“数字地”。（3）功率地线---大电流网络部件的零电平，本身干扰作用大，与信号地互相绝缘。（4）交流电源地线---交流电源地线N本身是一个躁声源，必须与直流地线相互绝缘。2.接地设计注意事项：（1）高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。（2）交流地、功率地、信号地线不能共用。（3）电缆屏蔽层的接地：当一个不接地的信号源连接一个接地的放大器，电缆屏蔽层接到放大器公共端。反之应接到信号