传感器与检测技术第二版胡向东著第十四章 现代检测技术课件.ppt

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1、下页返回第14章现代检测技术14.1抗干扰技术14.2多传感器信息融合技术14.3虚拟仪器14.4软测量技术本章要点一、概念干扰是指影响测量装置和仪表正常工作的各种外部和内部的无用信号。分类：内部干扰：正确设计，部件合理布局、选用外部干扰：采取抗干扰措施14.1.1干扰与防护下页上页返回14.1抗干扰技术防护是指消除或减弱各种干扰影响的全部技术措施的总称。差模干扰检测系统的一个信号输入端相对于另一个信号输入端的电位发生变化，即干扰信号与有用信号串联起来一起进入输入端。共模干扰相对于公共的电位基准点（通常为接地点

2、），在检测系统的两个输入端同时出现干扰。共模干扰抑制比：下页上页返回下页上页返回二、干扰的分类及防护机械干扰热干扰光干扰湿度干扰化学干扰电磁干扰下页上页返回14.1.2噪声源与噪声耦合方式一、噪声与信噪比1.噪声在检测仪表中出现的不希望存在的变化无规律的无用信号即为噪声。干扰即为噪声造成的不良效应。噪声不能用确定的时间函数来描述，是随机过程。2.信噪比信噪比用来衡量噪声对有用信号的影响下页上页返回二、噪声源即噪声的来源，主要包括放电噪声、电气设备噪声及设备固有噪声等。三、噪声的耦合方式1.噪声形成干扰的三要素：

3、噪声源耦合通道接收电路图14-1噪声形成干扰的三要素下页上页返回电磁耦合（互感耦合）由于两个电路之间存在互感，使得当一个电路的电流变化时，通过磁链影响到另一个电路。静电耦合（电容耦合）2.耦合方式（获得噪声或干扰的途径）图14-2电磁耦合由于两个电路之间存在着寄生电容，使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。图14-3静电耦合共阻抗耦合由于几个电路之间有公共阻抗，当一个电路中的电流流经公共阻抗产生压降时，就形成对其它电路的干扰电压。漏电耦合由于绝缘不良，流经绝缘电阻R的漏电流造成干扰。电源内阻抗的共阻抗耦合公共地

4、线的共阻抗耦合信号输出电路的共阻抗耦合图14-4漏电耦合下页上页返回下页上页返回传导耦合经导线检拾到噪声，再经其传输到噪声接收电路而形成干扰。辐射电磁场耦合大功率的高频电气设备、广播、电视、通讯发射台等，不断向外发射电磁波，对测量系统造成干扰。下页上页返回14.1.3常用抗干扰技术一、干扰的抑制消除或抑制噪声源破坏干扰途径削弱或降低接收电路对噪声的敏感性二、抗干扰措施1.屏蔽利用金属罩（铜、铝等铁磁材料）将信号源或测量电路包围起来。下页上页返回在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位。因此采用导电性能良好

5、的金属外屏蔽罩，并将它接地（静电屏蔽罩必须与被屏蔽电路的零信号基准电位相连），使其内部的电力线不外传，同时也不使外部的电力线影响其内部，静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。屏蔽的目的是隔断场的耦合，抑制各种场的干扰。分类：静电屏蔽电磁屏蔽电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体内产生涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。若将电磁屏蔽层接地，则同时兼有静电屏蔽的作用，即可同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作

6、用。低频磁屏蔽采用高导磁材料作屏蔽层，使低频干扰磁通被限制在磁阻很小的磁屏蔽层内部，防止其干扰。下页上页返回驱动屏蔽图14-5驱动屏蔽驱动屏蔽就是使被屏蔽导体的电位与屏蔽导体的电位相等。它能有效抑制通过寄生电容的耦合干扰。下页上页返回下页上页返回2.接地目的：保证人身及设备安全抑制干扰消除各电路电流流经公共地线时所产生的噪声电压．以及免受电磁场和地电位差的影响，即：不使其形成地环路。地线种类屏蔽接地线或机壳接地线信号接地线（模拟、数字接地线）负载接地线交流电源地线下页上页返回接地原则：低频电路（f＜1MHz）一

7、点接地；可有效克服地电位差的影响和公共地线的共阻抗引起的干扰。图14-6单级电路的一点接地a)任意点接地b)一点接地图14-7多级电路的一点接地a)串联接地b)并联接地下页上页返回高频电路（f＞10MHz）大面积就近多点接地；强电地线与信号地线分开设置；模拟信号地线与数字信号地线分开设置；交流地线与直流地线分开设置；图14-8大面积多点接地接地方式：传感器接口电路的接地下页上页返回下页上页返回检测装置与计算机系统的一点接地图14-9三条地线与系统地线相联下页上页返回3.浮空浮空又称浮置、浮接。如果检测装置的输入

8、放大器的公共线，既不接机壳也不接大地。则称为浮空。被浮空的检测系统，其检测装置与机壳、大地没有任何导电性的直接联系。浮空的目的是要阻断干扰电流的通路。浮空后，检测电路的公共线与大地(或机壳)之间的阻抗很大，因此，浮空与接地相比能更强地抑制共模干扰电流。下页上页返回4.隔离当检测装置的信号测量电路及信号源在两端接地时，很容易形成环路电流，引起干扰。这时就需要采用隔离的方法。特别当测量系统