1、第七章第七章 智能儀器抗干擾技術(shù)智能儀器抗干擾技術(shù) 與可靠性設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì) 智能儀器的干擾問(wèn)題智能儀器的干擾問(wèn)題 7.1從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù)從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù)7.2抗干擾的其他技術(shù)與措施抗干擾的其他技術(shù)與措施 7.3首頁(yè)首頁(yè)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)第七章第七章 智能儀器抗干擾技術(shù)智能儀器抗干擾技術(shù) 與可靠性設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)智能儀器可靠性概述智能儀器可靠性概述7.4可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)7.5首頁(yè)首頁(yè)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1.1.影響智能儀器可靠性和產(chǎn)生干擾影響智能儀器可靠性和產(chǎn)生干擾的主要因素的主要因素 3.3.為消減干擾因素的影響可以采取為消減干擾因素的影響可以采取的抗干擾技術(shù)的抗干擾技

2、術(shù) l 重點(diǎn)重點(diǎn)：2.2.為提高儀器的可靠性采取的軟件為提高儀器的可靠性采取的軟件、硬件措施、硬件措施 返 回7.1 7.1 智能儀器的干擾問(wèn)題智能儀器的干擾問(wèn)題7.1.1 7.1.1 干擾的定義與來(lái)源干擾的定義與來(lái)源 干擾與噪聲是兩個(gè)不同性質(zhì)的概念。一般來(lái)說(shuō)，把那些干擾與噪聲是兩個(gè)不同性質(zhì)的概念。一般來(lái)說(shuō)，把那些來(lái)自信號(hào)外部、可以用屏蔽或接地的方法加以減弱或消除的來(lái)自信號(hào)外部、可以用屏蔽或接地的方法加以減弱或消除的影響稱(chēng)為影響稱(chēng)為“干擾干擾”；而把由于材料或器件內(nèi)部的原因而產(chǎn)生；而把由于材料或器件內(nèi)部的原因而產(chǎn)生的污染稱(chēng)為的污染稱(chēng)為“噪聲噪聲”。 噪聲和干擾是儀器儀表的大敵，它混在信號(hào)之中會(huì)

3、降低噪聲和干擾是儀器儀表的大敵，它混在信號(hào)之中會(huì)降低儀器的有效分辨能力和靈敏度，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。在數(shù)儀器的有效分辨能力和靈敏度，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。在數(shù)字邏輯電路中，如果干擾信號(hào)的電平超過(guò)邏輯元件的噪聲容字邏輯電路中，如果干擾信號(hào)的電平超過(guò)邏輯元件的噪聲容限電平，會(huì)使邏輯元件產(chǎn)生誤動(dòng)作，導(dǎo)致系統(tǒng)工作紊亂。噪限電平，會(huì)使邏輯元件產(chǎn)生誤動(dòng)作，導(dǎo)致系統(tǒng)工作紊亂。噪聲和干擾是不可避免的，隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，許多聲和干擾是不可避免的，隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，許多儀器儀表需要在很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，是智能儀器設(shè)計(jì)中必須考儀器儀表需要在很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，是智能儀器設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。慮的問(wèn)題。下 頁(yè)上

4、 頁(yè)返 回7.1.1 7.1.1 干擾的定義與來(lái)源干擾的定義與來(lái)源 一、噪聲的來(lái)源與特點(diǎn)一、噪聲的來(lái)源與特點(diǎn) 噪聲是來(lái)自元器件內(nèi)部的一種信號(hào)污染源。理論上任何噪聲是來(lái)自元器件內(nèi)部的一種信號(hào)污染源。理論上任何電子線路都有電子噪聲，只是通常電子噪聲的強(qiáng)度很弱。在電子線路都有電子噪聲，只是通常電子噪聲的強(qiáng)度很弱。在電子線路中，噪聲來(lái)源主要有兩方面：電子線路中，噪聲來(lái)源主要有兩方面： 電阻熱噪聲和半導(dǎo)電阻熱噪聲和半導(dǎo)體管噪聲。例如，任何處于絕對(duì)零度以上的導(dǎo)電體都會(huì)產(chǎn)生體管噪聲。例如，任何處于絕對(duì)零度以上的導(dǎo)電體都會(huì)產(chǎn)生熱噪聲；因電子的隨機(jī)作用會(huì)產(chǎn)生散粒噪聲等等。這些噪聲熱噪聲；因電子的隨機(jī)作用會(huì)產(chǎn)生散

5、粒噪聲等等。這些噪聲的形態(tài)大多是由一些尖脈沖組成的，其幅度和相位都是隨機(jī)的形態(tài)大多是由一些尖脈沖組成的，其幅度和相位都是隨機(jī)的，因此常稱(chēng)為隨機(jī)噪聲，隨機(jī)噪聲的產(chǎn)生降低了傳感器和的，因此常稱(chēng)為隨機(jī)噪聲，隨機(jī)噪聲的產(chǎn)生降低了傳感器和儀器的分辨率，它混雜于信號(hào)之中，嚴(yán)重時(shí)甚至可把有用信儀器的分辨率，它混雜于信號(hào)之中，嚴(yán)重時(shí)甚至可把有用信號(hào)掩埋，給我們測(cè)試工作造成了巨大的困難。統(tǒng)計(jì)分析表明號(hào)掩埋，給我們測(cè)試工作造成了巨大的困難。統(tǒng)計(jì)分析表明，隨機(jī)噪聲幅度的概率分布屬正態(tài)（高斯）分布。，隨機(jī)噪聲幅度的概率分布屬正態(tài)（高斯）分布。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1.1 7.1.1 干擾的定義與來(lái)源干擾的定義與來(lái)源

6、二、干擾的來(lái)源與特點(diǎn)二、干擾的來(lái)源與特點(diǎn) 干擾的來(lái)源很多，性質(zhì)也不一樣。干擾竄入儀器的渠道干擾的來(lái)源很多，性質(zhì)也不一樣。干擾竄入儀器的渠道主要有三個(gè)：主要有三個(gè)： （1 1）空間電磁場(chǎng)。通過(guò)電磁波輻射竄入儀器，如雷電、）空間電磁場(chǎng)。通過(guò)電磁波輻射竄入儀器，如雷電、無(wú)線電波等。無(wú)線電波等。 （2 2）傳輸通道。各種干擾通過(guò)儀器的輸入輸出通道竄入）傳輸通道。各種干擾通過(guò)儀器的輸入輸出通道竄入，特別是長(zhǎng)傳輸線受到的干擾更嚴(yán)重。，特別是長(zhǎng)傳輸線受到的干擾更嚴(yán)重。 （3 3）配電系統(tǒng)。如來(lái)自市電的工頻干擾，它可以通過(guò)電）配電系統(tǒng)。如來(lái)自市電的工頻干擾，它可以通過(guò)電源變壓器分布電容和各種電磁路徑對(duì)測(cè)試系統(tǒng)

7、產(chǎn)生影響。各源變壓器分布電容和各種電磁路徑對(duì)測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生影響。各種開(kāi)關(guān)、可控硅的啟閉，元器件的機(jī)械振動(dòng)等都會(huì)對(duì)測(cè)試過(guò)種開(kāi)關(guān)、可控硅的啟閉，元器件的機(jī)械振動(dòng)等都會(huì)對(duì)測(cè)試過(guò)程引起不同程度的干擾。程引起不同程度的干擾。 干擾的特點(diǎn)是來(lái)自測(cè)試系統(tǒng)外部，因此一般可以通過(guò)屏干擾的特點(diǎn)是來(lái)自測(cè)試系統(tǒng)外部，因此一般可以通過(guò)屏蔽、濾波或電路元器件的合理布局，通過(guò)電源線和地線的合蔽、濾波或電路元器件的合理布局，通過(guò)電源線和地線的合理連接，引線的正確走向等措施加以減弱或消除。理連接，引線的正確走向等措施加以減弱或消除。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1.2 7.1.2 干擾的分類(lèi)干擾的分類(lèi) 干擾的類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、干

8、擾傳導(dǎo)模式和干干擾的類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、干擾傳導(dǎo)模式和干擾波形的性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分。擾波形的性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分。一、按干擾產(chǎn)生的原因分類(lèi)一、按干擾產(chǎn)生的原因分類(lèi) (1)(1)放電干擾放電干擾: :主要是雷電、靜電、電動(dòng)機(jī)的電刷跳動(dòng)、主要是雷電、靜電、電動(dòng)機(jī)的電刷跳動(dòng)、大功率開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)等放電產(chǎn)生的干擾。大功率開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)等放電產(chǎn)生的干擾。 (2)(2)高頻振蕩干擾高頻振蕩干擾: :主要是中弧爐、感應(yīng)電爐、開(kāi)關(guān)電源主要是中弧爐、感應(yīng)電爐、開(kāi)關(guān)電源、直流、直流- -交流變壓器等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的干擾。交流變壓器等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的干擾。 (3)(3)浪涌干擾浪涌干擾: :主要是交流系統(tǒng)中

9、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流、電爐主要是交流系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流、電爐合閘電流、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的導(dǎo)通電流以及晶閘管變流器等設(shè)備合閘電流、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的導(dǎo)通電流以及晶閘管變流器等設(shè)備產(chǎn)生涌流引起的干擾。產(chǎn)生涌流引起的干擾。 這些干擾對(duì)智能儀器都有嚴(yán)重影響，必須認(rèn)真對(duì)待，而這些干擾對(duì)智能儀器都有嚴(yán)重影響，必須認(rèn)真對(duì)待，而其中尤其以各類(lèi)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯姼行载?fù)載所產(chǎn)生的干擾最難以抑其中尤其以各類(lèi)開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯姼行载?fù)載所產(chǎn)生的干擾最難以抑制或消除。制或消除。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1.2 7.1.2 干擾的分類(lèi)干擾的分類(lèi) 二、按干擾傳導(dǎo)模式分類(lèi)二、按干擾傳導(dǎo)模式分類(lèi) 傳導(dǎo)模式分為傳導(dǎo)模式分為串模干擾（常模干擾）串模干擾（常模干擾）和共

10、模干擾。和共模干擾。 串模干擾是指是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾，它串串模干擾是指是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾，它串聯(lián)在信號(hào)源回路中，與被測(cè)信號(hào)相加輸入系統(tǒng)，如圖聯(lián)在信號(hào)源回路中，與被測(cè)信號(hào)相加輸入系統(tǒng)，如圖7.27.2所示。串模干擾與被測(cè)信號(hào)在回路中處于同樣的地所示。串模干擾與被測(cè)信號(hào)在回路中處于同樣的地位，也稱(chēng)為常模干擾、差模干擾或橫向干擾。位，也稱(chēng)為常模干擾、差模干擾或橫向干擾。 例如信號(hào)源本身固有的漂移、紋波和噪聲形成的干例如信號(hào)源本身固有的漂移、紋波和噪聲形成的干擾電壓，無(wú)法與信號(hào)源分離，必然疊加在一起。擾電壓，無(wú)法與信號(hào)源分離，必然疊加在一起。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1.2 7.1.2

11、干擾的分類(lèi)干擾的分類(lèi) 共模干擾是指輸入通道兩個(gè)輸入端上共有的干擾共模干擾是指輸入通道兩個(gè)輸入端上共有的干擾電壓，也稱(chēng)為縱向干擾。共模干擾電壓可以是直流電壓，電壓，也稱(chēng)為縱向干擾。共模干擾電壓可以是直流電壓，也可以是交流電壓，其幅值可達(dá)幾伏甚至更高。也可以是交流電壓，其幅值可達(dá)幾伏甚至更高。 如圖如圖7.37.3所示，在智能儀器系統(tǒng)中，被測(cè)信號(hào)（信所示，在智能儀器系統(tǒng)中，被測(cè)信號(hào)（信號(hào)源）的參考接地點(diǎn)和儀器系統(tǒng)輸入信號(hào)的參考接地點(diǎn)號(hào)源）的參考接地點(diǎn)和儀器系統(tǒng)輸入信號(hào)的參考接地點(diǎn)之間存在一定的電位差，這個(gè)電位差就是共模干擾電壓，之間存在一定的電位差，這個(gè)電位差就是共模干擾電壓，等效為圖中的干擾源。

12、通常，輸入輸出線與大地或機(jī)殼等效為圖中的干擾源。通常，輸入輸出線與大地或機(jī)殼之間發(fā)生的干擾都是共模干擾，信號(hào)線受到靜電感應(yīng)產(chǎn)之間發(fā)生的干擾都是共模干擾，信號(hào)線受到靜電感應(yīng)產(chǎn)生的干擾也多為共模干擾。生的干擾也多為共模干擾。7.1.2 7.1.2 干擾的分類(lèi)干擾的分類(lèi) 三、按干擾波形及性質(zhì)分類(lèi)三、按干擾波形及性質(zhì)分類(lèi) 最為典型的是將干擾劃分為持續(xù)正弦波和各種形狀的脈最為典型的是將干擾劃分為持續(xù)正弦波和各種形狀的脈沖波。沖波。(1)(1)持續(xù)正弦波持續(xù)正弦波 持續(xù)正弦波多以頻率、幅值等特征值表示。持續(xù)正弦波多以頻率、幅值等特征值表示。(2)(2)偶發(fā)脈沖電壓波形偶發(fā)脈沖電壓波形 多以最高幅值、前沿上

13、升陡度、脈沖寬度以及能量等特多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖寬度以及能量等特征值表示。例如雷擊波、接點(diǎn)分?jǐn)嚯妷贺?fù)載、靜電放電等波征值表示。例如雷擊波、接點(diǎn)分?jǐn)嚯妷贺?fù)載、靜電放電等波形。形。(3)(3)脈沖列脈沖列 脈沖列多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖序列持續(xù)時(shí)脈沖列多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖序列持續(xù)時(shí)間等特征值表示，如接點(diǎn)分?jǐn)嚯姼胸?fù)載、接地反復(fù)重燃過(guò)電間等特征值表示，如接點(diǎn)分?jǐn)嚯姼胸?fù)載、接地反復(fù)重燃過(guò)電壓等。壓等。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1.3 7.1.3 干擾的耦合通道干擾的耦合通道 干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要素。干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要素。產(chǎn)生干

14、擾信號(hào)的設(shè)備被稱(chēng)為干擾源，接收載體是指受影響的產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備被稱(chēng)為干擾源，接收載體是指受影響的儀器設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)儀器設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的電氣參數(shù)。耦合通道則是干擾信號(hào)能夠到達(dá)系統(tǒng)造成影響的電氣參數(shù)。耦合通道則是干擾信號(hào)能夠到達(dá)被干擾環(huán)節(jié)的途徑。被干擾環(huán)節(jié)的途徑。 干擾源產(chǎn)生的干擾是通過(guò)耦合通道對(duì)智能儀器發(fā)生電磁干擾源產(chǎn)生的干擾是通過(guò)耦合通道對(duì)智能儀器發(fā)生電磁干擾的。因此，需要弄清干擾源與被干擾對(duì)象之間的耦合通干擾的。因此，需要弄清干擾源與被干擾對(duì)象之間的耦合通道和耦合機(jī)理。為避免從電磁場(chǎng)的角度研究干擾傳遞的復(fù)雜道和

15、耦合機(jī)理。為避免從電磁場(chǎng)的角度研究干擾傳遞的復(fù)雜性，可以采用簡(jiǎn)化電路模型的處理方法。以下討論都采用集性，可以采用簡(jiǎn)化電路模型的處理方法。以下討論都采用集中參數(shù)回路分析，將耦合通道用集中參數(shù)的電容中參數(shù)回路分析，將耦合通道用集中參數(shù)的電容C C、電感、電感L L及及互感互感M M表示。表示。 干擾的傳遞幾乎都是通過(guò)導(dǎo)線，或者通過(guò)空間和大地傳干擾的傳遞幾乎都是通過(guò)導(dǎo)線，或者通過(guò)空間和大地傳遞的。干擾傳播的途徑主要有三種：靜電耦合，磁場(chǎng)耦合，遞的。干擾傳播的途徑主要有三種：靜電耦合，磁場(chǎng)耦合，公共阻抗耦合，另外也有一些其他的傳播方式。公共阻抗耦合，另外也有一些其他的傳播方式。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.1

16、.3 7.1.3 干擾的耦合通道干擾的耦合通道一、靜電耦合：靜電耦合是指電場(chǎng)通過(guò)電容耦合途徑竄入其一、靜電耦合：靜電耦合是指電場(chǎng)通過(guò)電容耦合途徑竄入其它線路。兩根并排的導(dǎo)線之間會(huì)構(gòu)成分布電容，如印制線路它線路。兩根并排的導(dǎo)線之間會(huì)構(gòu)成分布電容，如印制線路板上印制線路之間、變壓器繞線之間都會(huì)構(gòu)成分布電容。智板上印制線路之間、變壓器繞線之間都會(huì)構(gòu)成分布電容。智能儀器中，元件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與元件之間都存在著能儀器中，元件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與元件之間都存在著分布電容。如果某一個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)電壓通過(guò)分布電容使其分布電容。如果某一個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)電壓通過(guò)分布電容使其他導(dǎo)體上的電位受到影響，這樣的現(xiàn)象

17、就稱(chēng)為靜電耦合，又他導(dǎo)體上的電位受到影響，這樣的現(xiàn)象就稱(chēng)為靜電耦合，又稱(chēng)為電場(chǎng)耦合或電容耦合。稱(chēng)為電場(chǎng)耦合或電容耦合。二、磁場(chǎng)耦合：磁場(chǎng)耦合干擾是指電流周?chē)艌?chǎng)對(duì)儀器設(shè)備二、磁場(chǎng)耦合：磁場(chǎng)耦合干擾是指電流周?chē)艌?chǎng)對(duì)儀器設(shè)備回路耦合而形成的干擾，又稱(chēng)電磁感應(yīng)耦合。磁場(chǎng)耦合是通回路耦合而形成的干擾，又稱(chēng)電磁感應(yīng)耦合。磁場(chǎng)耦合是通過(guò)導(dǎo)體間的互感耦合進(jìn)來(lái)的。在任意載流導(dǎo)體周?chē)臻g中都過(guò)導(dǎo)體間的互感耦合進(jìn)來(lái)的。在任意載流導(dǎo)體周?chē)臻g中都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，若磁場(chǎng)是交變的，則對(duì)其周?chē)]合電路產(chǎn)生感會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，若磁場(chǎng)是交變的，則對(duì)其周?chē)]合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁是一個(gè)很大的干應(yīng)電勢(shì)。在設(shè)備

18、內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁是一個(gè)很大的干擾；在設(shè)備外部，普通的兩根導(dǎo)線平行架設(shè)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生磁擾；在設(shè)備外部，普通的兩根導(dǎo)線平行架設(shè)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾。場(chǎng)干擾。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回三、公共阻抗耦合三、公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是由于電流流過(guò)回路間的公共阻抗，公共阻抗耦合是由于電流流過(guò)回路間的公共阻抗，使得一個(gè)回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路，使得一個(gè)回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路，它是干擾源和信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。它是干擾源和信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。 公共阻抗普遍存在，例如，電源引線、印刷電路板公共阻抗普遍存在，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排

19、等。常見(jiàn)的公共阻抗耦合上的地和公共電源線、匯流排等。常見(jiàn)的公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。各類(lèi)匯流排都具有一定的阻有公共地和電源阻抗兩種。各類(lèi)匯流排都具有一定的阻抗，對(duì)于多回路來(lái)說(shuō)，就是公共耦合阻抗。當(dāng)流過(guò)較大抗，對(duì)于多回路來(lái)說(shuō)，就是公共耦合阻抗。當(dāng)流過(guò)較大的數(shù)字信號(hào)電流時(shí)，其作用就像是一根天線，將干擾引的數(shù)字信號(hào)電流時(shí)，其作用就像是一根天線，將干擾引入到各回路。同時(shí)，各匯流條之間具有電容，數(shù)字脈沖入到各回路。同時(shí)，各匯流條之間具有電容，數(shù)字脈沖可以通過(guò)這個(gè)電容耦合過(guò)來(lái)。印刷電路板上的可以通過(guò)這個(gè)電容耦合過(guò)來(lái)。印刷電路板上的“地地”實(shí)實(shí)質(zhì)上就是公共匯流線，由于它具有一定的電阻，各電源質(zhì)上就

20、是公共匯流線，由于它具有一定的電阻，各電源之間就通過(guò)它產(chǎn)生信號(hào)耦合。之間就通過(guò)它產(chǎn)生信號(hào)耦合。7.1.3 7.1.3 干擾的耦合通道干擾的耦合通道 公共阻抗隨元件配置和實(shí)際器件的具體情況而定。公共阻抗隨元件配置和實(shí)際器件的具體情況而定。例如，電源線和接地線的電阻、電感在一定的條件下會(huì)例如，電源線和接地線的電阻、電感在一定的條件下會(huì)形成公共阻抗；一個(gè)電源電路對(duì)幾個(gè)電路供電時(shí)，如果形成公共阻抗；一個(gè)電源電路對(duì)幾個(gè)電路供電時(shí)，如果電源不是內(nèi)阻抗為零的理想電壓源，則其內(nèi)阻抗就成為電源不是內(nèi)阻抗為零的理想電壓源，則其內(nèi)阻抗就成為接受供電的幾個(gè)電路的公共阻抗。只要其中某一電路的接受供電的幾個(gè)電路的公共阻抗

21、。只要其中某一電路的電流發(fā)生變化，便會(huì)使其他電路的供電電壓發(fā)生變化，電流發(fā)生變化，便會(huì)使其他電路的供電電壓發(fā)生變化，形成公共阻抗耦合。形成公共阻抗耦合。四、其他耦合方式四、其他耦合方式1.1.直接耦合方式直接耦合方式 電導(dǎo)性耦合最普遍的方式是干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線直接電導(dǎo)性耦合最普遍的方式是干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線直接傳導(dǎo)到被干擾電路中而造成對(duì)電路的干擾。在智能儀器傳導(dǎo)到被干擾電路中而造成對(duì)電路的干擾。在智能儀器中，干擾噪聲經(jīng)過(guò)電源線耦合進(jìn)入計(jì)算機(jī)電路是最常見(jiàn)中，干擾噪聲經(jīng)過(guò)電源線耦合進(jìn)入計(jì)算機(jī)電路是最常見(jiàn)的直接耦合現(xiàn)象。的直接耦合現(xiàn)象。7.1.3 7.1.3 干擾的耦合通道干擾的耦合通道 2.2.輻射耦合

22、方式輻射耦合方式 電磁場(chǎng)輻射也會(huì)造成干擾耦合。當(dāng)高頻電流流過(guò)導(dǎo)體電磁場(chǎng)輻射也會(huì)造成干擾耦合。當(dāng)高頻電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在該導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生電力線和磁力線，并發(fā)生高頻變時(shí)，在該導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生電力線和磁力線，并發(fā)生高頻變化，從而形成一種在空間傳播的電磁波。處于電磁波中的化，從而形成一種在空間傳播的電磁波。處于電磁波中的導(dǎo)體便會(huì)感應(yīng)出相應(yīng)頻率的電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)體便會(huì)感應(yīng)出相應(yīng)頻率的電動(dòng)勢(shì)。3.3.漏電耦合方式漏電耦合方式 漏電耦合干擾是因絕緣電阻降低而由漏電流引起的干漏電耦合干擾是因絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾，當(dāng)相鄰的元件或?qū)Ь€間的絕緣電阻降低時(shí)，有些電信擾，當(dāng)相鄰的元件或?qū)Ь€間的絕緣電阻降低時(shí)，有些電信

23、號(hào)便會(huì)通過(guò)這個(gè)降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入號(hào)便會(huì)通過(guò)這個(gè)降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入端而形成干擾。漏電耦合干擾多發(fā)生于工作條件比較惡劣端而形成干擾。漏電耦合干擾多發(fā)生于工作條件比較惡劣的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。7.1.3 7.1.3 干擾的耦合通道干擾的耦合通道 7.27.2從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù)從耦合通道抑制干擾的主要技術(shù) 由于干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要由于干擾源、耦合通道、接收載體是形成干擾的三個(gè)要素，相應(yīng)地，抑制干擾也可以從消除或抑制干擾源、破壞干素，相應(yīng)地，抑制干擾也可以從消除或抑制干

24、擾源、破壞干擾的耦合通道、消除接收電路對(duì)干擾的敏感性這三方面著手，擾的耦合通道、消除接收電路對(duì)干擾的敏感性這三方面著手，這可以作為抑制干擾的基本思路，但在實(shí)際采取一些抗干擾這可以作為抑制干擾的基本思路，但在實(shí)際采取一些抗干擾措施時(shí)，未必能夠明確區(qū)分出針對(duì)的是哪一個(gè)要素采取的措措施時(shí)，未必能夠明確區(qū)分出針對(duì)的是哪一個(gè)要素采取的措施。本節(jié)從破壞干擾的耦合通道或傳播途徑這一角度對(duì)抑制施。本節(jié)從破壞干擾的耦合通道或傳播途徑這一角度對(duì)抑制干擾的一些主要硬件抗干擾技術(shù)加以介紹。干擾的一些主要硬件抗干擾技術(shù)加以介紹。 從干擾的耦合通道來(lái)看，對(duì)于以從干擾的耦合通道來(lái)看，對(duì)于以“電路電路”的形式侵入的的形式侵入

25、的干擾，可采取諸如提高絕緣性能，采用隔離變壓器、光電耦干擾，可采取諸如提高絕緣性能，采用隔離變壓器、光電耦合器等隔離技術(shù)切斷干擾途徑；采用退耦、濾波等手段引導(dǎo)合器等隔離技術(shù)切斷干擾途徑；采用退耦、濾波等手段引導(dǎo)干擾信號(hào)的轉(zhuǎn)移；改變接地形式切斷干擾途徑等。對(duì)于以干擾信號(hào)的轉(zhuǎn)移；改變接地形式切斷干擾途徑等。對(duì)于以“輻射輻射”的形式侵入的干擾，一般采取各種屏蔽技術(shù)，如靜的形式侵入的干擾，一般采取各種屏蔽技術(shù)，如靜電屏蔽、電磁屏蔽、磁屏蔽等。電屏蔽、電磁屏蔽、磁屏蔽等。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù) 信號(hào)的隔離目的之一是從電路上把干擾源和易干擾的部信號(hào)的隔離目的之一是從電路

26、上把干擾源和易干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，但不直接分隔離開(kāi)來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，但不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，從而發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的。達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的。 一般工業(yè)應(yīng)用的智能儀器中的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)既包括弱電一般工業(yè)應(yīng)用的智能儀器中的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)既包括弱電控制部分，又包括強(qiáng)電控制部分。為了使兩者之間既保持控控制部分，又包括強(qiáng)電控制部分。為了使兩者之間既保持控制信號(hào)的聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系，即實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)制信號(hào)的聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系，即實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電隔離，是保證系

27、統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)備與操作人員安全的重要電隔離，是保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)備與操作人員安全的重要措施。常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔措施。常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離等。離等。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回一、光電隔離一、光電隔離 光電隔離是由光電耦合器件完成的。光電耦合器是以光光電隔離是由光電耦合器件完成的。光電耦合器是以光為媒介傳輸信號(hào)的器件，其輸入端配置發(fā)光源，輸出端配置為媒介傳輸信號(hào)的器件，其輸入端配置發(fā)光源，輸出端配置受光器，因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。開(kāi)關(guān)量輸受光器，因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。開(kāi)關(guān)量輸入電路接入光電耦合器之后，由于光電耦合器的隔離作

28、用，入電路接入光電耦合器之后，由于光電耦合器的隔離作用，使夾雜在輸入開(kāi)關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的使夾雜在輸入開(kāi)關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一側(cè)。除此之外，還能起到很好的安全保障作用，因?yàn)楣怆娨粋?cè)。除此之外，還能起到很好的安全保障作用，因?yàn)楣怆婑詈喜皇菍⑤斎雮?cè)和輸出側(cè)的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是以耦合不是將輸入側(cè)和輸出側(cè)的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是以光為媒介進(jìn)行間接耦合，具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。光為媒介進(jìn)行間接耦合，具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。 光電耦合器可根據(jù)要求不同，由不同種類(lèi)的發(fā)光元件和光電耦合器可根據(jù)要求不同，由不同種類(lèi)的發(fā)光元件和受光元件組合成許多系列的光

29、電耦合器。目前應(yīng)用最廣的是受光元件組合成許多系列的光電耦合器。目前應(yīng)用最廣的是發(fā)光二極管與光敏三極管組合的光電耦合器。發(fā)光二極管與光敏三極管組合的光電耦合器。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù)二、繼電器隔離二、繼電器隔離 繼電器的線圈和觸點(diǎn)之間沒(méi)有電氣上的聯(lián)系，因此，可繼電器的線圈和觸點(diǎn)之間沒(méi)有電氣上的聯(lián)系，因此，可利用繼電器的線圈接收電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，利用繼電器的線圈接收電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接接觸，實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離。從而避免強(qiáng)電和弱電信號(hào)之間的直接接觸，實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離。 常用的電磁繼電器、固態(tài)繼電器都可以用來(lái)

30、實(shí)現(xiàn)隔離作常用的電磁繼電器、固態(tài)繼電器都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離作用。用繼電器對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行隔離時(shí)，要考慮到繼電器線包的用。用繼電器對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行隔離時(shí)，要考慮到繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)的影響，驅(qū)動(dòng)電路的器件必須能耐高壓。為了吸收反電動(dòng)勢(shì)的影響，驅(qū)動(dòng)電路的器件必須能耐高壓。為了吸收繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)通常在線包兩端并聯(lián)一個(gè)二極管。繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)通常在線包兩端并聯(lián)一個(gè)二極管。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù)三、三、 變壓器隔離變壓器隔離 脈沖變壓器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的隔離。脈沖變壓器的匝數(shù)脈沖變壓器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的隔離。脈沖變壓器的匝數(shù)較少，而且一次和二次繞組分別纏繞在鐵氧體磁芯的兩

31、側(cè)，較少，而且一次和二次繞組分別纏繞在鐵氧體磁芯的兩側(cè)，分布電容僅幾分布電容僅幾pFpF，所以可作為脈沖信號(hào)的隔離器件。脈沖變，所以可作為脈沖信號(hào)的隔離器件。脈沖變壓器隔離法傳遞脈沖輸入壓器隔離法傳遞脈沖輸入/ /輸出信號(hào)時(shí)，不能傳遞直流分量。輸出信號(hào)時(shí)，不能傳遞直流分量。智能儀器中微機(jī)使用的數(shù)字量信號(hào)輸入智能儀器中微機(jī)使用的數(shù)字量信號(hào)輸入/ /輸出的控制設(shè)備不輸出的控制設(shè)備不要求傳遞直流分量，所以脈沖變壓器隔離法在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)要求傳遞直流分量，所以脈沖變壓器隔離法在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。中得到廣泛的應(yīng)用。 對(duì)一般的交流信號(hào)，可以用普通變壓器實(shí)現(xiàn)隔離。對(duì)一般的交流信號(hào)，可以用普通變壓器

32、實(shí)現(xiàn)隔離。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù)四、布線隔離四、布線隔離 智能儀器中容易產(chǎn)生干擾的電路主要有以下幾種：智能儀器中容易產(chǎn)生干擾的電路主要有以下幾種：（1 1）指示燈、繼電器和各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，電源線路、）指示燈、繼電器和各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，電源線路、晶閘管整流電路、大功率放大電路等。晶閘管整流電路、大功率放大電路等。（2 2）連接變壓器、蜂鳴器、開(kāi)關(guān)電源、大功率晶體管、開(kāi)）連接變壓器、蜂鳴器、開(kāi)關(guān)電源、大功率晶體管、開(kāi)關(guān)器件等的線路。關(guān)器件等的線路。（3 3）供電線路、高壓大電流模擬信號(hào)的傳輸線路、驅(qū)動(dòng)計(jì)）供電線路、高壓大電流模擬信號(hào)的傳輸線路、驅(qū)動(dòng)計(jì)

33、算機(jī)外部設(shè)備的線路和穿越噪聲污染區(qū)域的傳輸線路等。算機(jī)外部設(shè)備的線路和穿越噪聲污染區(qū)域的傳輸線路等。 將微弱信號(hào)電路與易產(chǎn)生干擾的電路分開(kāi)布線，最基本將微弱信號(hào)電路與易產(chǎn)生干擾的電路分開(kāi)布線，最基本的要求是信號(hào)線路必須和強(qiáng)電控制線路、電源線路分開(kāi)走線，的要求是信號(hào)線路必須和強(qiáng)電控制線路、電源線路分開(kāi)走線，而且相互間要保持一定距離。配線時(shí)應(yīng)區(qū)分開(kāi)交流線、直流而且相互間要保持一定距離。配線時(shí)應(yīng)區(qū)分開(kāi)交流線、直流穩(wěn)壓電源線、數(shù)字信號(hào)線、模擬信號(hào)線、感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)線等。穩(wěn)壓電源線、數(shù)字信號(hào)線、模擬信號(hào)線、感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)線等。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù)配線間隔越大，離地面越近

34、，配線越短，則噪聲影響越小。配線間隔越大，離地面越近，配線越短，則噪聲影響越小。但是，實(shí)際設(shè)備的內(nèi)外空間是有限的，配線間隔不可能太大，但是，實(shí)際設(shè)備的內(nèi)外空間是有限的，配線間隔不可能太大，只要能夠維持最低限度的間隔距離便可。只要能夠維持最低限度的間隔距離便可。 當(dāng)高電壓線路中的電壓、電流變化率很大時(shí)，便產(chǎn)生激當(dāng)高電壓線路中的電壓、電流變化率很大時(shí)，便產(chǎn)生激烈的電場(chǎng)變化，形成高強(qiáng)度電磁波，對(duì)附近的信號(hào)線有嚴(yán)重烈的電場(chǎng)變化，形成高強(qiáng)度電磁波，對(duì)附近的信號(hào)線有嚴(yán)重的干擾。近些年，大功率控制裝置普遍使用晶閘管，晶閘管的干擾。近些年，大功率控制裝置普遍使用晶閘管，晶閘管是通過(guò)電流的通是通過(guò)電流的通- -

35、斷來(lái)控制功率的。當(dāng)晶閘管為非過(guò)零觸發(fā)斷來(lái)控制功率的。當(dāng)晶閘管為非過(guò)零觸發(fā)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高次諧波，所以靠近晶閘管的信號(hào)線易受電磁感時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高次諧波，所以靠近晶閘管的信號(hào)線易受電磁感應(yīng)的影響。因此，為使信號(hào)線路可靠工作，應(yīng)使信號(hào)線盡量應(yīng)的影響。因此，為使信號(hào)線路可靠工作，應(yīng)使信號(hào)線盡量遠(yuǎn)離高壓線路。如果受環(huán)境條件的限制，信號(hào)線不能與高壓遠(yuǎn)離高壓線路。如果受環(huán)境條件的限制，信號(hào)線不能與高壓線和動(dòng)力線等離得足夠遠(yuǎn)時(shí)，就得采用其他抑制電磁感應(yīng)干線和動(dòng)力線等離得足夠遠(yuǎn)時(shí)，就得采用其他抑制電磁感應(yīng)干擾的措施。擾的措施。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.1 7.2.1 隔離技術(shù)隔離技術(shù) 濾波是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)

36、或只阻止某一頻帶信濾波是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)或只阻止某一頻帶信號(hào)通過(guò)的抑制干擾措施之一，它主要應(yīng)用于信號(hào)濾波和電源濾號(hào)通過(guò)的抑制干擾措施之一，它主要應(yīng)用于信號(hào)濾波和電源濾波。波。 信號(hào)通過(guò)濾波器，被濾除（或稱(chēng)被衰減）的信號(hào)頻率稱(chēng)為信號(hào)通過(guò)濾波器，被濾除（或稱(chēng)被衰減）的信號(hào)頻率稱(chēng)為阻帶，被傳輸?shù)男盘?hào)頻帶稱(chēng)為通帶。根據(jù)阻帶和通帶的頻譜，阻帶，被傳輸?shù)男盘?hào)頻帶稱(chēng)為通帶。根據(jù)阻帶和通帶的頻譜，又可以將濾波器分為下面四種：又可以將濾波器分為下面四種：（1 1）低通濾波器：允許低頻信號(hào)通過(guò)，但阻止高頻信號(hào)通過(guò)。）低通濾波器：允許低頻信號(hào)通過(guò)，但阻止高頻信號(hào)通過(guò)。（2 2）高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過(guò)

37、，但阻止低頻信號(hào)通過(guò)。）高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過(guò)，但阻止低頻信號(hào)通過(guò)。（3 3）帶通濾波器：允許規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但阻止高于或）帶通濾波器：允許規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但阻止高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。（4 4）帶阻濾波器：只阻止規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但允許高于）帶阻濾波器：只阻止規(guī)定的某頻段信號(hào)通過(guò)，但允許高于或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。或低于該頻段的信號(hào)通過(guò)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.2 7.2.2 濾波技術(shù)濾波技術(shù) 信號(hào)濾波則主要用在抑制串模干擾上，由于對(duì)串模干擾信號(hào)濾波則主要用在抑制串模干擾上，由于對(duì)串模干擾的抑制很困難。在對(duì)干擾信號(hào)的頻帶了解比較清楚的情況下，

38、的抑制很困難。在對(duì)干擾信號(hào)的頻帶了解比較清楚的情況下，采用濾波技術(shù)是比較好的一種選擇。采用濾波技術(shù)是比較好的一種選擇。 濾波器按結(jié)構(gòu)分為無(wú)源濾波器和有源濾波器，詳見(jiàn)第五濾波器按結(jié)構(gòu)分為無(wú)源濾波器和有源濾波器，詳見(jiàn)第五章中的介紹。有源濾波器雖然可以獲得比較理想的頻率特性，章中的介紹。有源濾波器雖然可以獲得比較理想的頻率特性，但有源器件的共模抑制比一般難以滿足要求，其本身的噪聲但有源器件的共模抑制比一般難以滿足要求，其本身的噪聲也較大。在抗干擾領(lǐng)域，有源濾波器的使用不如無(wú)源濾波器也較大。在抗干擾領(lǐng)域，有源濾波器的使用不如無(wú)源濾波器多。多。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.2 7.2.2 濾波技術(shù)濾波技術(shù)

39、屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸方式都可以起到抑制外部電磁感屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸方式都可以起到抑制外部電磁感應(yīng)的作用，但兩者工作原理有異。為了便于比較兩種抗干擾應(yīng)的作用，但兩者工作原理有異。為了便于比較兩種抗干擾措施的使用方法，將兩種措施集中在一起介紹。措施的使用方法，將兩種措施集中在一起介紹。一、一、 屏蔽的一般原理屏蔽的一般原理 屏蔽是指用屏蔽體把通過(guò)空間進(jìn)行電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)屏蔽是指用屏蔽體把通過(guò)空間進(jìn)行電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合的部分隔離開(kāi)來(lái)，割斷其空間場(chǎng)的耦合通道。良好的屏耦合的部分隔離開(kāi)來(lái)，割斷其空間場(chǎng)的耦合通道。良好的屏蔽是和接地緊密相連的，因而可以大大降低干擾耦合，取得蔽是和接地緊密相連的，因

40、而可以大大降低干擾耦合，取得較好的抗干擾效果。屏蔽的方法通常是用低電阻材料作成屏較好的抗干擾效果。屏蔽的方法通常是用低電阻材料作成屏蔽體，把需要隔離的部分包圍起來(lái)。這個(gè)被隔離的部分可以蔽體，把需要隔離的部分包圍起來(lái)。這個(gè)被隔離的部分可以是接收載體或系統(tǒng)中其他易受干擾的部分，也可以是干擾源。是接收載體或系統(tǒng)中其他易受干擾的部分，也可以是干擾源。這樣，即屏蔽了被隔離部分接受外來(lái)的干擾，也屏蔽了被隔這樣，即屏蔽了被隔離部分接受外來(lái)的干擾，也屏蔽了被隔離部分向外施加干擾。離部分向外施加干擾。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸 根據(jù)干擾的耦合通道的性質(zhì)，屏

41、蔽可分為靜電屏蔽、電根據(jù)干擾的耦合通道的性質(zhì)，屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽三類(lèi)。磁場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽三類(lèi)。1.1.靜電屏蔽靜電屏蔽 從電學(xué)的基本知識(shí)可知，將任意形狀的空心導(dǎo)體置于任從電學(xué)的基本知識(shí)可知，將任意形狀的空心導(dǎo)體置于任意電場(chǎng)中，電力線將垂直地終止于導(dǎo)體的表面，而不能穿過(guò)意電場(chǎng)中，電力線將垂直地終止于導(dǎo)體的表面，而不能穿過(guò)導(dǎo)體進(jìn)入空腔，因此放在導(dǎo)體空腔內(nèi)的物體將不受外界電場(chǎng)導(dǎo)體進(jìn)入空腔，因此放在導(dǎo)體空腔內(nèi)的物體將不受外界電場(chǎng)的影響。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。利用這一性質(zhì)，可以屏蔽的影響。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。利用這一性質(zhì)，可以屏蔽一些電子設(shè)備和信號(hào)傳輸導(dǎo)線，使其不受外界干擾。但是

42、導(dǎo)一些電子設(shè)備和信號(hào)傳輸導(dǎo)線，使其不受外界干擾。但是導(dǎo)體空腔不接地時(shí)，盡管腔內(nèi)仍是等電勢(shì)的，但這個(gè)等勢(shì)的電體空腔不接地時(shí)，盡管腔內(nèi)仍是等電勢(shì)的，但這個(gè)等勢(shì)的電勢(shì)值隨外電場(chǎng)而變化，若將導(dǎo)體接地，則腔內(nèi)電勢(shì)值不變，勢(shì)值隨外電場(chǎng)而變化，若將導(dǎo)體接地，則腔內(nèi)電勢(shì)值不變，內(nèi)部電子設(shè)備產(chǎn)生的電場(chǎng)也不會(huì)影響外界。內(nèi)部電子設(shè)備產(chǎn)生的電場(chǎng)也不會(huì)影響外界。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸 靜電屏蔽的方法一般是在電容耦合通道上插入一個(gè)接地靜電屏蔽的方法一般是在電容耦合通道上插入一個(gè)接地的金屬屏蔽導(dǎo)體。由于金屬屏蔽導(dǎo)體接地，其中的干擾電壓的金屬屏蔽導(dǎo)體。由于金屬屏蔽

43、導(dǎo)體接地，其中的干擾電壓為零，從而割斷了電場(chǎng)干擾的原來(lái)耦合通道。電源變壓器的為零，從而割斷了電場(chǎng)干擾的原來(lái)耦合通道。電源變壓器的初、次級(jí)間的屏蔽，在電源變壓器的初級(jí)與次級(jí)繞組之間，初、次級(jí)間的屏蔽，在電源變壓器的初級(jí)與次級(jí)繞組之間，插入一個(gè)梳齒形導(dǎo)體，并將其接地，以此來(lái)防止兩繞組之間插入一個(gè)梳齒形導(dǎo)體，并將其接地，以此來(lái)防止兩繞組之間的靜電耦合，就是靜電屏蔽的具體例子。的靜電耦合，就是靜電屏蔽的具體例子。 處于高壓電場(chǎng)中的高阻抗回路，電場(chǎng)干擾是一種主要的處于高壓電場(chǎng)中的高阻抗回路，電場(chǎng)干擾是一種主要的干擾形式，因而對(duì)靜電屏蔽技術(shù)應(yīng)充分注意。干擾形式，因而對(duì)靜電屏蔽技術(shù)應(yīng)充分注意。2.2.電磁場(chǎng)

44、屏蔽電磁場(chǎng)屏蔽 電磁場(chǎng)屏蔽主要是用來(lái)防止電磁場(chǎng)對(duì)受擾電路的影響。電磁場(chǎng)屏蔽主要是用來(lái)防止電磁場(chǎng)對(duì)受擾電路的影響。根據(jù)電磁理論，電磁場(chǎng)的變化頻率越高，輻射越強(qiáng)。因而在根據(jù)電磁理論，電磁場(chǎng)的變化頻率越高，輻射越強(qiáng)。因而在電磁場(chǎng)屏蔽中，既包括電磁感應(yīng)干擾的屏蔽，也包括輻射耦電磁場(chǎng)屏蔽中，既包括電磁感應(yīng)干擾的屏蔽，也包括輻射耦合干擾的屏蔽。合干擾的屏蔽。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸3.3.磁場(chǎng)屏蔽磁場(chǎng)屏蔽 對(duì)于低頻磁場(chǎng)的干擾，用感生渦流所形成的屏蔽并不是對(duì)于低頻磁場(chǎng)的干擾，用感生渦流所形成的屏蔽并不是很有效的。低頻磁屏蔽是用來(lái)隔離低頻很有效的。低頻

45、磁屏蔽是用來(lái)隔離低頻( (主要指主要指50Hz)50Hz)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)或固定磁場(chǎng)固定磁場(chǎng)( (幅度、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的磁幅度、方向不隨時(shí)間變化，如永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)場(chǎng)) )耦合干擾的有效措施。一般采用磁鋼、坡莫合金、鐵等耦合干擾的有效措施。一般采用磁鋼、坡莫合金、鐵等導(dǎo)磁率高的材料作屏蔽體，利用其磁阻較小的特點(diǎn)，給干擾導(dǎo)磁率高的材料作屏蔽體，利用其磁阻較小的特點(diǎn)，給干擾源產(chǎn)生的磁通提供一個(gè)低磁阻回路，并使其限制在屏蔽體內(nèi)，源產(chǎn)生的磁通提供一個(gè)低磁阻回路，并使其限制在屏蔽體內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽。從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽。 由于頻率較低，渦流趨膚效應(yīng)很弱，因此，屏蔽板厚些由于頻率較低，渦流趨

46、膚效應(yīng)很弱，因此，屏蔽板厚些要比薄些的屏蔽效果好。從機(jī)器結(jié)構(gòu)重量考慮，屏蔽板不易要比薄些的屏蔽效果好。從機(jī)器結(jié)構(gòu)重量考慮，屏蔽板不易很厚，因此往往用高導(dǎo)磁率的材料制造，或采用具有一定間很厚，因此往往用高導(dǎo)磁率的材料制造，或采用具有一定間隔的兩層屏蔽或多層屏蔽，以滿足屏蔽效果要求。隔的兩層屏蔽或多層屏蔽，以滿足屏蔽效果要求。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸二、二、 雙絞線和金屬屏蔽線的使用雙絞線和金屬屏蔽線的使用 從現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)，或從傳感器輸出的微從現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)開(kāi)關(guān)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)，或從傳感器輸出的微弱模擬信號(hào)，最簡(jiǎn)單的傳輸辦法是采用塑料

47、絕緣的雙平行軟弱模擬信號(hào)，最簡(jiǎn)單的傳輸辦法是采用塑料絕緣的雙平行軟線或排線傳送。但由于平行線間的分布電容較大，抗干擾能線或排線傳送。但由于平行線間的分布電容較大，抗干擾能力差，不僅靜電感應(yīng)容易通過(guò)分布電容耦合，而且磁場(chǎng)干擾力差，不僅靜電感應(yīng)容易通過(guò)分布電容耦合，而且磁場(chǎng)干擾也會(huì)在信號(hào)線上感應(yīng)出干擾電流。因此，在干擾嚴(yán)重的場(chǎng)所，也會(huì)在信號(hào)線上感應(yīng)出干擾電流。因此，在干擾嚴(yán)重的場(chǎng)所，一般考慮將信號(hào)線加以屏蔽，以提高抗干擾能力。一般考慮將信號(hào)線加以屏蔽，以提高抗干擾能力。 屏蔽信號(hào)線的辦法，一種是采用雙絞線，將其中一根用屏蔽信號(hào)線的辦法，一種是采用雙絞線，將其中一根用作信號(hào)傳輸線；另一種是采用金屬網(wǎng)

48、狀編織的屏蔽線，金屬作信號(hào)傳輸線；另一種是采用金屬網(wǎng)狀編織的屏蔽線，金屬編織網(wǎng)作屏蔽外層，芯線用來(lái)傳輸信號(hào)。一般的原則是抑制編織網(wǎng)作屏蔽外層，芯線用來(lái)傳輸信號(hào)。一般的原則是抑制靜電感應(yīng)干擾采用金屬網(wǎng)的屏蔽線，抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該靜電感應(yīng)干擾采用金屬網(wǎng)的屏蔽線，抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該用雙絞線。用雙絞線。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸1.1.雙絞線的抗干擾原理及其使用雙絞線的抗干擾原理及其使用 雙絞線有抵制電磁感應(yīng)干擾的作用，但兩股導(dǎo)線間的分雙絞線有抵制電磁感應(yīng)干擾的作用，但兩股導(dǎo)線間的分布電容卻比較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有什么抵抗能力。布電容卻

49、比較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有什么抵抗能力。 對(duì)于兩組相鄰平行放置的雙絞線，為了抑制彼此的電磁對(duì)于兩組相鄰平行放置的雙絞線，為了抑制彼此的電磁感應(yīng)干擾，可以采用彼此節(jié)距不同的絞線，或者增大兩組平感應(yīng)干擾，可以采用彼此節(jié)距不同的絞線，或者增大兩組平行絞線的間距，也可以將它們分別穿于兩組鋼管中，以克服行絞線的間距，也可以將它們分別穿于兩組鋼管中，以克服磁場(chǎng)的耦合干擾。磁場(chǎng)的耦合干擾。2. 2. 金屬屏蔽線的抗干擾原理及使用金屬屏蔽線的抗干擾原理及使用 在數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)線傳輸中也可以選用金屬編織屏蔽線，在數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)線傳輸中也可以選用金屬編織屏蔽線，金屬編織網(wǎng)作屏蔽層，內(nèi)芯作信號(hào)線。屏蔽層要起到靜電屏

50、金屬編織網(wǎng)作屏蔽層，內(nèi)芯作信號(hào)線。屏蔽層要起到靜電屏蔽作用，必須正確接地。雙絞線有抵消電磁感應(yīng)干擾的作用，蔽作用，必須正確接地。雙絞線有抵消電磁感應(yīng)干擾的作用，但兩線間的分布電容較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有抵抗能但兩線間的分布電容較大，因而對(duì)靜電干擾幾乎沒(méi)有抵抗能力。抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該用雙絞線。力。抑制電磁感應(yīng)干擾應(yīng)該用雙絞線。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸 屏蔽線對(duì)靜電干擾有很強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)電磁感應(yīng)干屏蔽線對(duì)靜電干擾有很強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)電磁感應(yīng)干擾抑制能力不及雙絞線，尤其在低頻情況下，幾乎沒(méi)有屏蔽擾抑制能力不及雙絞線，尤其在低頻情況

51、下，幾乎沒(méi)有屏蔽效果。因此，抑制靜電干擾用屏蔽線。效果。因此，抑制靜電干擾用屏蔽線。 在實(shí)際工程中，目前應(yīng)用較多的金屬屏蔽線是單芯和雙在實(shí)際工程中，目前應(yīng)用較多的金屬屏蔽線是單芯和雙芯兩種。如果屏蔽層編網(wǎng)裸露，裸露的外皮極易造成裝置的芯兩種。如果屏蔽層編網(wǎng)裸露，裸露的外皮極易造成裝置的懸浮懸浮“地地”與安全地與安全地大地的短接。因此，對(duì)外皮導(dǎo)體裸大地的短接。因此，對(duì)外皮導(dǎo)體裸露的金屬屏蔽線必須采取加套等絕緣措施。有的屏蔽線是使露的金屬屏蔽線必須采取加套等絕緣措施。有的屏蔽線是使用聚乙烯作絕緣層，由于振動(dòng)等原因，絕緣層因摩擦而產(chǎn)生用聚乙烯作絕緣層，由于振動(dòng)等原因，絕緣層因摩擦而產(chǎn)生靜電，可能造成

52、新的干擾，因此屏蔽線必須固定牢靠。靜電，可能造成新的干擾，因此屏蔽線必須固定牢靠。3.3.屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 帶金屬屏蔽外層的雙絞線，綜合了雙絞線和屏蔽線兩者帶金屬屏蔽外層的雙絞線，綜合了雙絞線和屏蔽線兩者的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的信號(hào)線。在工程實(shí)踐中，可以將雙絞線的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的信號(hào)線。在工程實(shí)踐中，可以將雙絞線穿在鋼管或金屬蛇皮管中，并將鋼管和金屬蛇皮管牢固地接穿在鋼管或金屬蛇皮管中，并將鋼管和金屬蛇皮管牢固地接地，這樣隊(duì)靜電干擾和電磁感應(yīng)干擾都有抑制作用，就可以地，這樣隊(duì)靜電干擾和電磁感應(yīng)干擾都有抑制作用，就可以起到較好的抗干擾效果。起到較好的抗干擾效果。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.3 7.2

53、.3 屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸屏蔽技術(shù)與雙絞線傳輸 智能儀器和其他工業(yè)設(shè)備的干擾與系統(tǒng)接地方式有很大智能儀器和其他工業(yè)設(shè)備的干擾與系統(tǒng)接地方式有很大的關(guān)系。接地技術(shù)往往是抑制噪聲的重要手段。良好的接地的關(guān)系。接地技術(shù)往往是抑制噪聲的重要手段。良好的接地可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲耦合，防止外部干擾的可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。反之，若接地處理的不好，侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。反之，若接地處理的不好，反而會(huì)導(dǎo)致噪聲耦合，形成嚴(yán)重干擾。因此，在抗干擾設(shè)計(jì)反而會(huì)導(dǎo)致噪聲耦合，形成嚴(yán)重干擾。因此，在抗干擾設(shè)計(jì)中，對(duì)接地方式應(yīng)予以認(rèn)真考慮。中，對(duì)接地

54、方式應(yīng)予以認(rèn)真考慮。一、一、 電子測(cè)量系統(tǒng)中的多種地線電子測(cè)量系統(tǒng)中的多種地線 電子設(shè)備的接地設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一種接地方式電子設(shè)備的接地設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一種接地方式都有專(zhuān)門(mén)的作用與用途。都有專(zhuān)門(mén)的作用與用途。1.1.接地的含義接地的含義 電氣、電子設(shè)備中的電氣、電子設(shè)備中的“地地”，通常有兩種含義：一種是，通常有兩種含義：一種是“大地大地”，另一種是，另一種是“工作基準(zhǔn)地工作基準(zhǔn)地”。 所謂所謂“大地大地”，這里指電氣設(shè)備的金屬外殼、線路等通，這里指電氣設(shè)備的金屬外殼、線路等通過(guò)接地線、接地極與地球大地相連接。這種接地可以保證設(shè)過(guò)接地線、接地極與地球大地相連接。這種接地可以保證設(shè)備

55、和人身安全，提供靜電屏蔽通路，降低電磁感應(yīng)噪聲。備和人身安全，提供靜電屏蔽通路，降低電磁感應(yīng)噪聲。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.4 7.2.4 接地技術(shù)接地技術(shù) 而而“工作基準(zhǔn)地工作基準(zhǔn)地”是指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體，又稱(chēng)是指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體，又稱(chēng)“系系統(tǒng)地統(tǒng)地”、“信號(hào)地信號(hào)地”。這時(shí)的所謂接地是指將裝置內(nèi)部某個(gè)。這時(shí)的所謂接地是指將裝置內(nèi)部某個(gè)部分電路信號(hào)返回線與基準(zhǔn)導(dǎo)體之間連接。這種接地的目的部分電路信號(hào)返回線與基準(zhǔn)導(dǎo)體之間連接。這種接地的目的是為各部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，并以低的阻抗為信號(hào)電流是為各部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，并以低的阻抗為信號(hào)電流回流到信號(hào)源提供通路。回流到信號(hào)源提供通路。2.

56、2.保護(hù)地線：根據(jù)用電法規(guī)，電氣設(shè)備的金屬外殼必須接地，保護(hù)地線：根據(jù)用電法規(guī)，電氣設(shè)備的金屬外殼必須接地，稱(chēng)為安全接地。稱(chēng)為安全接地。 3.3.信號(hào)地線：智能儀器中的地線除特別說(shuō)明是接大地的以外，信號(hào)地線：智能儀器中的地線除特別說(shuō)明是接大地的以外，一般都是指作為電信號(hào)的基準(zhǔn)電位的信號(hào)地線。信號(hào)地線分一般都是指作為電信號(hào)的基準(zhǔn)電位的信號(hào)地線。信號(hào)地線分為模擬地和數(shù)字地兩種。為模擬地和數(shù)字地兩種。4.4.信號(hào)源地線：傳感器本身的零電位基準(zhǔn)公共線。信號(hào)源地線：傳感器本身的零電位基準(zhǔn)公共線。 5.5.負(fù)載地線：負(fù)載的電流一般較前級(jí)信號(hào)大得多，負(fù)載地線負(fù)載地線：負(fù)載的電流一般較前級(jí)信號(hào)大得多，負(fù)載地線

57、上的電流在地線中產(chǎn)生的干擾作用也大，因此負(fù)載地線和測(cè)上的電流在地線中產(chǎn)生的干擾作用也大，因此負(fù)載地線和測(cè)量放大器的信號(hào)地線也有不同的要求。有時(shí)二者在電氣上是量放大器的信號(hào)地線也有不同的要求。有時(shí)二者在電氣上是通過(guò)隔離技術(shù)相互絕緣的。通過(guò)隔離技術(shù)相互絕緣的。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.4 7.2.4 接地技術(shù)接地技術(shù)二、二、 屏蔽接地屏蔽接地 智能儀器中廣泛采用屏蔽保護(hù)抑制變化電場(chǎng)的干擾，為智能儀器中廣泛采用屏蔽保護(hù)抑制變化電場(chǎng)的干擾，為了充分抑制靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的干擾，屏蔽用的導(dǎo)體必須了充分抑制靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的干擾，屏蔽用的導(dǎo)體必須良好接地。良好接地。1.1.信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇信

58、號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇 信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇，取決于外界干擾信號(hào)的信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇，取決于外界干擾信號(hào)的強(qiáng)度以及地線安裝條件。強(qiáng)度以及地線安裝條件。（1 1）接地點(diǎn)選擇在信號(hào)源側(cè)。當(dāng)信號(hào)源端存在較強(qiáng)的共模）接地點(diǎn)選擇在信號(hào)源側(cè)。當(dāng)信號(hào)源端存在較強(qiáng)的共模干擾電壓時(shí)，它會(huì)向信號(hào)線與屏蔽外層間的分布電容充電。干擾電壓時(shí)，它會(huì)向信號(hào)線與屏蔽外層間的分布電容充電。若電纜的屏蔽層在接收側(cè)接地，往往共模干擾流過(guò)屏蔽層后若電纜的屏蔽層在接收側(cè)接地，往往共模干擾流過(guò)屏蔽層后入地，這會(huì)在芯線中感應(yīng)出很大的干擾電壓。因此，為防止入地，這會(huì)在芯線中感應(yīng)出很大的干擾電壓。因此，為防止其對(duì)芯線的干擾，將

59、屏蔽層在信號(hào)源側(cè)（即被測(cè)裝置處）接其對(duì)芯線的干擾，將屏蔽層在信號(hào)源側(cè)（即被測(cè)裝置處）接地，以使干擾電流直接入地。地，以使干擾電流直接入地。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.4 7.2.4 接地技術(shù)接地技術(shù)2.2.雙絞線的接地方式雙絞線的接地方式 在工程實(shí)踐中，有時(shí)用雙絞線中的一根當(dāng)作信號(hào)線，另在工程實(shí)踐中，有時(shí)用雙絞線中的一根當(dāng)作信號(hào)線，另一根當(dāng)作屏蔽線。根據(jù)前面的分析，干擾電壓在兩根導(dǎo)線上一根當(dāng)作屏蔽線。根據(jù)前面的分析，干擾電壓在兩根導(dǎo)線上的感應(yīng)電流流動(dòng)方向相反，感應(yīng)磁通引起的噪聲電流相互抵的感應(yīng)電流流動(dòng)方向相反，感應(yīng)磁通引起的噪聲電流相互抵消。因此，雙絞線中當(dāng)作屏蔽線的一根應(yīng)采用雙端接地方式，消。

60、因此，雙絞線中當(dāng)作屏蔽線的一根應(yīng)采用雙端接地方式，為感應(yīng)電流提供流動(dòng)回路。為感應(yīng)電流提供流動(dòng)回路。3.3.變壓器的屏蔽層接地變壓器的屏蔽層接地 電源電壓器的靜電屏蔽層應(yīng)接保護(hù)地。具有雙重屏蔽的電源電壓器的靜電屏蔽層應(yīng)接保護(hù)地。具有雙重屏蔽的電源變壓器的一次繞組的屏蔽層接保護(hù)地，二次繞組的屏蔽電源變壓器的一次繞組的屏蔽層接保護(hù)地，二次繞組的屏蔽層接屏蔽地。層接屏蔽地。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回7.2.4 7.2.4 接地技術(shù)接地技術(shù) 采取雙層屏蔽加浮地技術(shù)，即電子回路的工作不接地而采取雙層屏蔽加浮地技術(shù)，即電子回路的工作不接地而呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，電子部件外圍附加一個(gè)保護(hù)屏蔽殼，且與機(jī)呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，電子部件外