计算机控制技术 第四章ppt课件.ppt

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1、第4章计算机控制系统抗干扰技术4.1系统主要干扰分析（掌握）4.2过程通道抗干扰技术（掌握）4.3接地技术4.4供电技术是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施来实现的。干扰：与干扰相关的几个概念：干扰源：产生干扰信号的原因干扰对象：干扰源通过传播途径影响的器件或系统干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象。传播途径：干扰进入系统的方式4.1系统主要干扰分析干扰外部干扰内部干扰外部干扰与系统结构无关，是由使用条件和外部环境因素决定的。主要有：天电干扰，如雷电或大气电离作用引起的干扰电波；天体干

2、扰，如太阳辐射的电磁波；周围电气设备发出的电磁波的干扰；电源的工频干扰；气象条件引起的干扰；地磁场干扰；火花放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。内部干扰是由系统的结构布局、线路设计、元器件性质变化和漂移等原因造成的主要有：分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引入的干扰，寄生振荡引起的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等。4.1.1干扰来源1.电源干扰电源干扰是指来自供电电源的干扰，主要有：浪涌、尖峰、噪声和断电。◆浪涌:大功率设备感性负载设备的启动或停止造成浪涌。◆尖峰:大功率开关的通断，使电网上出现尖峰脉冲。◆噪声

3、:噪声随供电电源侵入系统。◆断电:断电、电网调度高压切换中的瞬间断电。2.空间干扰◆静电和电场的干扰系统的部分设备产生静电，或部分设备在某个电场之中。◆磁场干扰系统设备与某些能够产生磁场的电气设备构成电磁感应。◆电磁辐射干扰通信发射台；可控硅逆变电源、变频调速装置等发出的电磁波干扰。3.设备干扰设备干扰是指外部设备或设备之间产生的干扰。以上三种干扰，来自交流电源的干扰最为严重，其次为设备干扰，再其次为来自空间的辐射干扰。空间抗干扰，包括静电场、高频电磁场以及磁场引起的干扰，主要的方法解决：◆空间隔离：使敏感设备或信号线远离干扰源（如大型动力设备及大变压器等）。◆屏蔽：对敏感

4、电路加屏蔽盒或对信号加屏蔽层，注意屏蔽层不能随意接地，必要时屏蔽层外还要有绝缘层。◆电气布线：合理的选择信号线，并在实际施工中正确的敷设信号线来抑制干扰。屏蔽主要用来解决电磁干扰，将电力线或磁力线的影响限定在某个范围之内或阻止他们进入某个范围。通常可分为：◆低频磁场屏蔽◆电磁屏蔽◆双层屏蔽◆电场屏蔽1）屏蔽技术屏蔽技术实现的关键是如何保证屏蔽体的完整性，使其电磁泄漏降低到最小程度。通常采取以下措施◆屏蔽壳体接缝上的永久性缝隙一般采用氩弧焊密封焊接。◆机壳的通风孔一般采用穿孔金属板或者金属丝网覆盖。◆必须对传输线进行屏蔽，其屏蔽外皮必须伸入到外壳或链接器内部。◆元件的安装孔，

5、需要通过导电衬垫与外壳连接。系统布线设计的关键是进行正确电缆选型、敷设、抑制干扰和降低成本。1、常用的线缆类型▲双绞线▲屏蔽电缆▲同轴电缆2、电缆的选择与敷设2）电气布线技术典型计算机控制系统的干扰环境如下图所示：4.1.2干扰传播途径干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式分为三种：静电耦合方式电磁耦合方式公共阻抗耦合方式静电耦合又称电场耦合，是电场通过电容耦合窜入其他线路的。1.静电耦合电场干扰可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统当导体2对地电阻R很小时，使jωR(C12+C2g)<<1时，上式可以近似表示为这表明干扰电压Un与干扰频率ω和幅度U1、输入

6、电阻R、耦合电容C12成正比关系。当导体2对地电阻R很大，使jωR(C12+C2g)>>1时，可以近似表示为在这种情况下，干扰电压Un由电容C12和C2g的分压关系及U1所确定。在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰。其中：ω为感应磁场交变角频率M为两根导线之间的互感I1为导线1中的电流2.磁场耦合在设备内部，线圈或变压器的漏磁也会引起干扰；在设备外部，平行架设的两根导线也会产生干扰，由于感应电磁场引起的耦合，可以计算感应电压公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降

7、影响到另一回路。3.公共阻抗耦合在计算机控制系统中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，电源引线、印刷电路板上的地和公共电源线、汇流排等。这些汇流条都具有一定的阻抗，对于多回路来讲，就是公共耦合阻抗。公共电源线的阻抗耦合公共地线的阻抗耦合4.1.3过程通道中的干扰按干扰作用方式的不同，可分为串模干扰、共模干扰和长线传输干扰。又称差模干扰，是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统。串模干扰与被测信号在回路中处于同样的地位，也称为常态干扰或横向干扰。1.串模干扰：串模干扰示意图主要有分布电容