自动检测技术及应用 教学课件 作者 梁森_ 12检测教案，第十二章.doc

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1、自动检测技术课程授课教案第十二章课题：检测系统的抗干扰技术课时安排：4课次编号：18~19教材分析难点：接地技术重点：屏蔽和滤波教学目的和要求1．了解信噪比的概念；2．了解常见干扰的种类及防护；3．掌握传感器电路中的电磁兼容技术采用教学方法和实施步骤：讲授、课堂讨论、分析教具：各教学环节和内容演示：将一台质量不佳的“电子镇流器式台灯”靠近示波器的探头，我们会发现示波器的显示屏上出现大量约宽度为数μs的尖峰波形。收音机了也会传出令人烦躁的“吱吱”噪声。提问：“吱吱”噪声是怎样传导到收音机？第二个小实验：将收音机放在用铜网（或不锈钢纱窗）包围起来的空

2、间中，并将铜网接大地，可以发现，原来可以收到广播电台信号的收音机变得寂静无声了。提问：为什么收音机没有声音了？（其原因是广播电台发射的电磁波被接地的铜网屏蔽掉了，或者说被吸收掉了。这种现象在火车、电梯以及矿山坑道里都会发生。）第一节噪声干扰及其防护在测量过程中，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，称之为噪声或骚扰。噪声或骚扰可能引起降级或损害，但不一定已经形成后果。如果噪声或骚扰引起设备或系统的性能下降时，习惯上称之为干扰。2．信噪比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（S/N

3、）来表示，它是指有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为分贝（dB），即S/N=20lg（12-1）提问：有一手机，噪声和话音都是100mV，问：信噪比为多少？3．机械骚扰机械干扰是指机械振动或冲击给电子检测装置造成的影响。例如，将检测仪表直接固定在剧烈振动的机器上或安装于汽车上时，振动可能引起焊点脱焊、已调整好的电位器滑动臂位置改变、电缆接插件滑脱、螺钉松动等。对于机械干扰，可选用专用减振弹簧－10自动检测技术课程授课教案橡胶垫脚或吸振海绵垫来吸收振动的能量，减小振幅，如图12-1所示。重要产品均需要做振动形式实验，

4、如图12-2所示。图12-1两种减振方法a）减振弹簧-橡胶垫脚（可移动方式）b）用橡胶或海绵垫吸收振动能量（永久固定方式）1－橡胶垫脚2－减振弹簧3－固定螺钉4－吸振橡胶（海绵）垫5－橡胶套管（起隔振作用）提问：仪器包装后，在跌落实验的目的是什么？4．湿度及化学骚扰潮湿的环境将造成仪器的绝缘强度降低，还可能造成漏电、击穿和短路现象。某些酸性、碱性或腐蚀性气体也会造成与潮湿类似的漏电、腐蚀现象。在工业中，常将变压器等易漏电的元器件用绝缘漆或环氧树脂浸渍，如图12-3所示；将易受潮的电子线路安装在密封的机箱中，箱盖用橡胶圈密封。在洗衣机中，常常将整个

5、印制电路板用防水硅胶密封。黄梅天，仪表的读数乱跳的原因是什么？5．热骚扰热干扰可分为以下几种情况：①各种电子元件均有一定的温度系数。温度升高，电路参数会随之改变，从而引起测量误差。②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，它叠加在有用信号上就会引起测量误差。③元器件长期在高温下工作时，使用寿命、耐压等级将会降低，甚至烧毁。克服热干扰的防护措施有：尽量采用低功耗、低发热元件，选用低温漂元件，在设计电路时考虑采取软、硬件温度补偿措施，仪器的输入级尽量远离发热元件，加强散热等，如图12-4所示

6、为采用散热片和电风扇共同散热的电路板。5．固有噪声骚扰在电路中，电子元件本身产生的、具有随机性的噪声称为固有噪声。最主要的固有噪声源是电阻热噪声、半导体噪声和接触噪声等。例如，电视机信号很弱时，屏幕上表现出的雪花干扰就是由固有噪声引起的，如图12-5所示。为了减小电阻热噪声，应尽量不选用高阻值的电阻，还应选用低噪声的半导体元件，减小工作电流，并降低前置级的温度。提问：FM收音机没有电台的位置，为什么有很大的噪声？6．电磁骚扰和电磁干扰10自动检测技术课程授课教案在交通、工业生产中有大量的用电设备产生火花放电。在放电过程中，会向周围辐射出幅度很高的

7、、从低频到甚高频大功率的电磁波。无线电台、雷电等也会发射出功率强大的电磁波。上述这些电磁波可以通过电网、甚至直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在大功率逆变、调速设备以及工频输电线附近也存在强大的谐波电场和磁场。我们将这些可能引起装置、设备或系统性能降低的电磁现象称为电磁骚扰。当电磁骚扰引起的设备、转输通道或系统性能的下降时，称为电磁干扰。提问：打雷时，收音机里会传来噼噼啪啪的声音，那是为什么？在来手机短信时，手机旁边的电视机、扩音机也会传出“嘀嘀……滴滴”的响声，那是怎么回事？第二节电磁兼容技术一、电磁兼容（EMC）的基本原理1．

8、什么是EMCEMC是电磁兼容的缩写。其定义为电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态。即要求在同一电磁环境中的上述各种设