1、 第十一章第十一章 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 抗干擾技術(shù)是檢測(cè)技術(shù)中一項(xiàng)重要的抗干擾技術(shù)是檢測(cè)技術(shù)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它直接影響測(cè)量工作的質(zhì)量和測(cè)量?jī)?nèi)容，它直接影響測(cè)量工作的質(zhì)量和測(cè)量結(jié)果的可靠性，因此，要消除干擾或削弱結(jié)果的可靠性，因此，要消除干擾或削弱干擾的影響，使其降到最低程度的全部技干擾的影響，使其降到最低程度的全部技術(shù)措施。術(shù)措施。 11.1 11.1 干擾的類(lèi)型及產(chǎn)生干擾的類(lèi)型及產(chǎn)生 n 干擾是影響測(cè)量系統(tǒng)和傳輸環(huán)節(jié)正常工作的各種原因的總和。 n11.1.1 11.1.1 干擾的類(lèi)型干擾的類(lèi)型 一、電和磁干擾 二、機(jī)械干擾 三、溫濕度干擾 四、光及射線干擾 11.1 11.1 干擾的類(lèi)型

2、及產(chǎn)生干擾的類(lèi)型及產(chǎn)生n11.1.2 11.1.2 干擾的產(chǎn)生干擾的產(chǎn)生 一、放電干擾 二、電氣設(shè)備干擾 n11.1.3 11.1.3 信噪比和干擾疊加信噪比和干擾疊加 一、信噪比 n 衡量干擾信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的影響程度，即n 可見(jiàn)，信噪比越大，干擾的影響越小。 二、干擾的疊加 1.非相關(guān)干擾源電壓相加 2.兩個(gè)相關(guān)干擾電壓之和 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式 n 干擾信號(hào)進(jìn)入測(cè)量裝置的途徑稱(chēng)為耦合方式。干擾耦合主要有以下幾種方式：靜電電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合及漏電流耦合。n11.2.1 11.2.1 靜電電容耦合靜電電容耦合 n靜電電容耦合是兩個(gè)電路間存在寄生電

3、容，干 擾信號(hào)通過(guò)寄生電容耦合。 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n圖所示為靜電電容耦合的原理圖。 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n11.2.2 11.2.2 電磁耦合電磁耦合 n電磁耦合是電路間存在互感，干擾信號(hào)通過(guò)互感耦合。 n圖是兩個(gè)電路電磁耦合的示意圖和等效圖。 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n11.2.3 共阻抗耦合 n共阻抗耦合是兩個(gè)電路存在公共阻抗，干擾信 號(hào)通過(guò)公共阻抗耦合。 n圖所示為共阻抗耦合的等效電路。 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n11.2.4 漏電流耦合 n漏電流耦

4、合是絕緣不良，流經(jīng)絕緣電阻的漏電流引起的干擾。n圖所示為其等效電路。Ui為干擾源電勢(shì)，R為漏電阻，Zi是被干擾電路的輸入阻抗，Un為干 擾電壓。 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n11.2.5 11.2.5 電子測(cè)量裝置的兩種干擾電子測(cè)量裝置的兩種干擾 干擾進(jìn)入測(cè)量電路有兩種方式，即差模干擾和共模干擾。 n一、差模干擾 差模干擾是干擾信號(hào)與有用信號(hào)疊加在一起，特點(diǎn)是信號(hào)接收器的兩個(gè)輸入端的電位發(fā)生變化。n二、共模干擾 共模干擾是在信號(hào)接收器的兩個(gè)輸入端同時(shí)出現(xiàn)的干擾。特點(diǎn)是不影響有用信號(hào)電壓。當(dāng)信號(hào)接收器的輸入?yún)?shù)不對(duì)稱(chēng)時(shí)，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響 11.2 11.2 干擾信

5、號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n圖是差模干擾的兩種方式 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n共模干擾等效電路和造成共模干擾的原因如圖 11.2 11.2 干擾信號(hào)的耦合方式干擾信號(hào)的耦合方式n11.2.6 11.2.6 共模干擾抑制比共模干擾抑制比 n共模干擾抑制比是表征測(cè)量系統(tǒng)對(duì)共模干擾的抑制能力的量，表達(dá)式為n共模干擾抑制比也可以定義為系統(tǒng)的差模增益與共模增益之比，即n共模干擾抑制比越高，對(duì)共模干擾抑制能力越強(qiáng)。 cdCMRkkKlg20cdcmCMRUUKlg2011.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 n 為了使測(cè)量系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定地工作，必須采取

6、各種抑制干擾技術(shù)措施。n11.3.1 11.3.1 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 利用導(dǎo)體或磁性材料將要防護(hù)的部分包起來(lái)，隔斷電磁場(chǎng)的耦合通道，這種技術(shù)稱(chēng)為屏蔽。 一、靜電屏蔽 靜電屏蔽是利用接地的金屬容器來(lái)隔斷容器內(nèi)外電聯(lián)系的技術(shù)。 二、電磁屏蔽 電磁屏蔽是利用渦電流的抵消高頻干擾磁場(chǎng)的影響，抗高頻電磁場(chǎng)干擾的技術(shù)。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n三、低頻磁屏蔽 n低頻磁屏蔽是利用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，將干擾限制在屏蔽體內(nèi)部的抗低頻磁干擾的技術(shù)。 n四、驅(qū)動(dòng)屏蔽 驅(qū)動(dòng)屏蔽是使屏蔽層與被屏蔽導(dǎo)體電位相同的抗干擾技術(shù)。驅(qū)動(dòng)屏蔽的原理如圖所示。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施

7、常用的抑制干擾措施n11.3.2 11.3.2 接地技術(shù)接地技術(shù) n接地技術(shù)是抑制干擾的一種重要措施，選擇合理的接地方式能夠有效地抑制干擾。 一、電測(cè)系統(tǒng)的接地 1.安全接地 將裝置的機(jī)殼和底盤(pán)接地，接地電阻在10以下。 2.信號(hào)接地 信號(hào)接地是使電測(cè)裝置的零電位接地線，不一定真正接大地。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 3.信號(hào)源接地 信號(hào)源地線是傳感器的零電位電平基準(zhǔn)，傳感器與其它測(cè)量設(shè)備在接地上有不同要求。 4.負(fù)載接地 負(fù)載中的電流一般較大，在負(fù)載地線上產(chǎn)生的干擾也較大，故對(duì)負(fù)載地線與測(cè)量?jī)x器的地線有不同的要求。 n二、電路一點(diǎn)接地準(zhǔn)則 1.單級(jí)一點(diǎn)接地準(zhǔn)則

8、11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n 如圖所示，電路中的7個(gè)點(diǎn)若分別接地，不同接地點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生干擾電壓，應(yīng)在一點(diǎn)接地。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 2.多級(jí)電路一點(diǎn)接地 圖a所示的接地形式雖然避免了多點(diǎn)接地可能產(chǎn)生的干擾，但當(dāng)各級(jí)電平相差較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的地電流干擾。圖b采用的分別接地方式適用于低頻電路。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施 3.測(cè)量裝置的兩點(diǎn)接地 圖為兩點(diǎn)接地對(duì)裝置的影響。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n三、測(cè)量系統(tǒng)的接地 測(cè)量系統(tǒng)一般有三個(gè)分開(kāi)的地線：信號(hào)地線、電源地線和保

9、護(hù)地線。 圖給出三種地線的接地方式。 11.3 11.3 常用的抑制干擾措施常用的抑制干擾措施n11.3.3 11.3.3 浮置浮置 浮置是輸入信號(hào)放大器的公共線不接機(jī)殼和大地的一種抗干擾技術(shù)。圖是采用浮置技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 除上述的幾種方法外，還有隔離、濾波、平衡電路等抑制干擾的方法。 n11.4.1 11.4.1 隔離隔離 一、變壓器隔離 圖是一個(gè)兩端接地系統(tǒng)，消除此類(lèi)干擾的方法是隔離。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 如圖所示，在信號(hào)傳輸通道中接一個(gè)變壓器切斷地環(huán)回路，有效地抑制了干擾。 11.4 11.4 其它抑

10、制干擾措施其它抑制干擾措施n二、光電耦合器隔離 如圖所示，在電路中接一個(gè)光電耦合器，切斷了電和磁的耦合通道，抑制了干擾。 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施n11.4.2 11.4.2 濾波濾波 濾波是在信號(hào)通道中，接入與噪聲信號(hào)頻帶相應(yīng)的濾波器，達(dá)到抑制干擾的目的。 一、交流電源進(jìn)線的對(duì)稱(chēng)濾波 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施 二、直流電源輸出的濾波器 圖是濾除電源高、低頻成分的濾波器。 三、去耦濾波器 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干擾措施n11.4.3 11.4.3 平衡電路平衡電路 平衡電路是結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，對(duì)應(yīng)阻抗相等的電路。圖所示電橋就是一種平衡電路。n 11.4.4 脈沖電路的噪聲抑制電路 一、整形 1.削波器整形 11.4 11.4 其它抑制干擾措施其它抑制干