虛擬儀器簡(jiǎn)介Page

.虛擬儀器的基本概念儀器概念的轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)儀器廠(chǎng)商定義功能虛擬儀器用戶(hù)定義功能Page

.虛擬儀器（簡(jiǎn)稱(chēng)VI，Virtual

Instruments）是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶(hù)設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)量功能由測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)－心臟軟件－靈魂!虛擬儀器的基本概念Page

.VI平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)儀器硬件（I/O接口設(shè)備）應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)軟件VI的構(gòu)成方式傳感器、調(diào)理電路、PC-DAQ、GPIB儀器、串口儀器、VXI模塊……….基于文本的

語(yǔ)言：C、VC、Labwindows/CVI基于圖形的編程語(yǔ)言：Labview、HpVEE計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Page

.VI的構(gòu)成方式GPIBSerialDAQVXIImageAcquisitionMotionProcess

Control

PXIorUnit

UnderTest應(yīng)用軟件硬件平臺(tái)計(jì)算機(jī)I/O接口設(shè)備CVILabVIEWPage

.VI與傳統(tǒng)儀器的比較VI是計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物！Page

.VI與傳統(tǒng)儀器的比較傳統(tǒng)儀器虛擬儀器功能由儀器廠(chǎng)商定義功能由用戶(hù)自己定義與其它儀器設(shè)備的連接十分有限可方便地與網(wǎng)絡(luò)外設(shè)及多種儀器連接圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)，信息量小界面圖形化，計(jì)算機(jī)直接讀取數(shù)據(jù)分析處理數(shù)據(jù)無(wú)法編輯數(shù)據(jù)可編輯、存儲(chǔ)、打印硬件是關(guān)鍵部分軟件是關(guān)鍵部分價(jià)格昂貴測(cè)量功能軟件化、多樣化，性?xún)r(jià)比高系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴(kuò)展性差基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)放的功能模塊可構(gòu)成多種儀器技術(shù)更新慢技術(shù)更新快開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高基于軟件體系的結(jié)構(gòu)可大大節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用Page

.LabVIEW是Laboratory

Virtual

Instrument

EngineeringWorkbench的首字母縮寫(xiě)，是National

Instruments推

出的一個(gè)圖形化的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。由于虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，使得LabVIEW的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛；反過(guò)來(lái)，也是因?yàn)?/p>

LabVIEW的成功，使得

虛擬儀器的概念在學(xué)術(shù)界和工程界被廣泛接受。VI軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)——LabVIEW簡(jiǎn)介Page

.從數(shù)據(jù)采集設(shè)備中采集數(shù)據(jù)：通過(guò)通信口連接計(jì)算機(jī)儀器通信和控制；VESA模塊支持多種通信口從傳感器中采集數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)采集卡直接連接計(jì)算機(jī)PCI總線(xiàn)處理和分析測(cè)量數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)圖形化用戶(hù)界面；將測(cè)量數(shù)據(jù)保存在文件中；將LabVIEW與其他軟件程序結(jié)合使用。VI軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)——LabVIEW功能電氣測(cè)量中的抗干擾技術(shù)Page

.干擾三要素+干擾源耦和途徑受擾對(duì)象典型的電氣干擾1.電壓型干擾源空間電容附近的導(dǎo)體2.電流型干擾源空間互感附近的回路看不見(jiàn)的分布參數(shù)+干擾性質(zhì)？？重新認(rèn)識(shí)分布電容、空間電感Page

.分布電容——無(wú)處不在卻不可見(jiàn)分布電容耦合模型：干擾源導(dǎo)體極板——介質(zhì)——受擾導(dǎo)體舉例：√線(xiàn)對(duì)板：高壓導(dǎo)線(xiàn)對(duì)大地√線(xiàn)對(duì)線(xiàn)：電氣設(shè)備內(nèi)部不同帶電導(dǎo)線(xiàn)之間√線(xiàn)對(duì)點(diǎn)：帶電端子與周?chē)鷮?dǎo)線(xiàn)；集成電路管腳與周?chē)季€(xiàn)√點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：不同電位的帶電端子之間；集成電路相鄰管腳之間量化估算（空氣介質(zhì)）：大多數(shù)情況下都在pFPage

.自感和互感定義式物理意義自感系數(shù)L單位電流所產(chǎn)生的與電流回路自身鉸鏈的磁鏈大小對(duì)于干擾源，希望L1小，意味著回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾小，例如：對(duì)折的電流回路基本不對(duì)附近的回路有磁干擾互感系數(shù)M單位電流所產(chǎn)生的能被其它閉合回路所交鏈的磁鏈大小低互感M

意味著受擾回路對(duì)電流I1產(chǎn)生的磁場(chǎng)不敏感Page

.對(duì)互感M的再認(rèn)識(shí)M=kS結(jié)

論減小感應(yīng)回路的面積S，是減小M

的最有效辦法。盡可能減小受擾電路的面積可以實(shí)現(xiàn)低互感回路。單匝測(cè)量回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)空氣耦合的線(xiàn)性磁路B=ki互感系數(shù)MPage

.以直線(xiàn)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)為例空間互感M大小的估算直線(xiàn)電流I對(duì)測(cè)量回路S的互感目錄1電容耦合及其抗干擾對(duì)策2磁場(chǎng)耦合及其抗干擾對(duì)策3共阻抗耦合及抗干擾對(duì)策4共模干擾及其對(duì)策5測(cè)量系統(tǒng)輸入級(jí)的兩點(diǎn)接地目錄1電容耦合及其抗干擾對(duì)策2互感耦合及其抗干擾對(duì)策3共阻抗耦合及抗干擾對(duì)策4共模干擾及其對(duì)策5測(cè)量系統(tǒng)輸入級(jí)的兩點(diǎn)接地6濾波器Page

.電壓型干擾機(jī)理探秘浮地的參考端干擾源①脈沖功率電壓，俗稱(chēng)“動(dòng)點(diǎn)”②交流高電壓耦和途徑——分布電容受擾對(duì)象——附近的導(dǎo)體干擾性質(zhì)√穿透分布電容的共模電流ic（右圖紅虛線(xiàn)）常見(jiàn)“動(dòng)點(diǎn)”舉例動(dòng)點(diǎn)——電容耦合型干擾的主要干擾源之一電路中某個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)周?chē)鷮?dǎo)體的電壓呈現(xiàn)為周期性功率脈沖電壓，其du/dt值很高，俗稱(chēng)“動(dòng)點(diǎn)”Boost電路逆變H橋反激式開(kāi)關(guān)電源功率開(kāi)關(guān)電路du/dt可達(dá)103/usPage

.估算穿透分布電容介質(zhì)的電流電路類(lèi)型

特殊因素估算ic（分布電容為10pF）正弦穩(wěn)態(tài)電路

高電壓可達(dá)106V=106ic=U

C314

10

10-12=3.14mAic=C

du/dt=1010-12109=1mA*電子電路中的工作電流和信號(hào)電流都在mA級(jí)Page

.減小干擾源導(dǎo)體面積線(xiàn)-線(xiàn)型干擾避免平行布置有效面積更多可能？抗干擾對(duì)策之一優(yōu)化布局設(shè)計(jì)減小耦合電容減小受擾導(dǎo)體的PCB布局設(shè)計(jì)中濃

縮“動(dòng)點(diǎn)”的面積，相當(dāng)于減小耦合電容的極板1面積相當(dāng)于減小耦合電容的極板2面積相當(dāng)于減小耦合電容的有效面積Page

.抗干擾對(duì)策之二——共模電流的濾波疏堵并舉，圍剿共模電流疏：兩個(gè)Y電容CY是共模電流的低阻泄洪通道堵：共模電感只對(duì)共模電流呈高阻抗共模電感的特點(diǎn)①對(duì)共模電流高阻抗②對(duì)差模電流（負(fù)載電流）無(wú)感抗知識(shí)擴(kuò)展：?jiǎn)渭?jí)EMC濾波器典型電路CX、CY為安規(guī)電容共模電感僅對(duì)共模電流呈現(xiàn)高電抗，對(duì)工作電流零電抗EMC濾波器常常用于交流電網(wǎng)與開(kāi)關(guān)電源/變頻電源之間（開(kāi)關(guān)電源/變頻電源常常會(huì)產(chǎn)生共模電流）單級(jí)EMC濾波器不能覆蓋150K-30MHz的標(biāo)準(zhǔn)頻率范圍Page

.采用導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體作為信號(hào)電纜和儀器的外殼，并將它們接到一個(gè)固定電位上構(gòu)成法拉第籠抗干擾對(duì)策之三——用靜電屏蔽層切斷電容耦合信號(hào)電纜的屏蔽層只在測(cè)量?jī)x器一端接地，而傳感器不接地，防止由于兩點(diǎn)接地引入額外的接地電位差耦合到測(cè)量?jī)x器目錄1電容耦合及其抗干擾對(duì)策2互感耦合及其抗干擾對(duì)策3共阻抗耦合及抗干擾對(duì)策4共模干擾及其對(duì)策5測(cè)量系統(tǒng)輸入級(jí)的兩點(diǎn)接地6濾波器Page

.揭秘電流型干擾源之干擾機(jī)理干擾源——電流①脈沖功率電流②大交流電流耦和途徑——空間互感受擾對(duì)象——附近的回路干擾性質(zhì)——差模電動(dòng)勢(shì)e假設(shè)干擾源為直線(xiàn)電流結(jié)論：減小互感耦合M

的辦法①減小受擾回路面積S②增加距離d③

減小

——磁屏蔽干擾源Page

.抗干擾對(duì)策1：從干擾源入手采用對(duì)折的電流回路，可大幅度減小回路電流產(chǎn)生的磁輻射敏感的測(cè)量?jī)x器/電路應(yīng)置于磁場(chǎng)較弱的區(qū)域電流回路不合理測(cè)量電路位置不合理測(cè)量回路面積太大Page

.抗干擾對(duì)策2：從耦合途徑入手采用磁屏蔽，切斷耦合途徑①用導(dǎo)磁材料（鋼材、鑄鐵、軟磁粉材制成的隔磁片等）保護(hù)敏感的測(cè)量?jī)x表/電路②良導(dǎo)體的渦流效應(yīng)也可以屏蔽高頻磁場(chǎng)套磁性外殼前后的電感Page

.抗干擾對(duì)策3：從受擾對(duì)象入手增強(qiáng)受擾對(duì)象的抗干擾能力①盡可能減小敏感回路的感應(yīng)面積②信號(hào)線(xiàn)采用屏蔽雙絞線(xiàn)Page

.抗干擾設(shè)計(jì)實(shí)例-反激開(kāi)關(guān)電源動(dòng)點(diǎn)主電流回路與敏感的PWM控制

和反饋回路隔開(kāi)高du/dt節(jié)點(diǎn)俗稱(chēng)

“動(dòng)點(diǎn)”，作為分布電容的干擾極板，盡

可能減小其等效面積，也就減小分布電容PWM控制和反饋回路開(kāi)關(guān)電流主回路盡可能平行并走，控制合理間隔目錄1電容耦合及其抗干擾對(duì)策2磁場(chǎng)耦合及其抗干擾對(duì)策3共阻抗耦合及抗干擾對(duì)策4共模干擾及其對(duì)策5測(cè)量系統(tǒng)輸入級(jí)的兩點(diǎn)接地6濾波器Page

.共模信號(hào)共模電壓：電壓信號(hào)中共有的對(duì)地電壓分量共模電流：大小、方向相同的電流，與回路工作電流相反CM共模電壓V與差模電壓VDIFF共模電電流ICM與負(fù)載電流ILPage

.常見(jiàn)的共模電壓電橋電路的輸出采樣電流的電阻位于高端(high

side)三相電氣設(shè)備(如電機(jī))的供電回路中逆變電路H橋高端多點(diǎn)接地時(shí)出現(xiàn)不同地電位共模電壓Page

.輸入級(jí)的兩點(diǎn)接地可能引入額外的共模輸入傳感器和前置放大電路都分別接地，不同接地點(diǎn)之間存在電位差Ug。當(dāng)這個(gè)電位差與被測(cè)量的信號(hào)相比，在幅度上不能忽略時(shí)，它就會(huì)以共模信號(hào)的形式表現(xiàn)出來(lái)，并耦合到前置放大電路的輸入端。解決措施：為了避免因兩點(diǎn)接地而造成不必要的共模輸入，一般只在前置放大電路處一點(diǎn)接地，信號(hào)源采用差分輸入Page

.共模電壓信號(hào)如何轉(zhuǎn)變成差模干擾？總結(jié)：電橋平衡時(shí)，當(dāng)放大電路存在輸入失調(diào)時(shí)，輸出非零輸出與共模分量大小和輸入阻抗不平衡度成正比假設(shè)電橋平衡，則VC

=VD

=U/2，得下圖：當(dāng)外部阻抗不平衡，即出現(xiàn)：則有：Page

.高共模的另一個(gè)危害—阻塞輸入信號(hào)“共模六邊形”上點(diǎn)F和C點(diǎn)就是所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)就是共模阻塞電壓。此時(shí)，差模輸入無(wú)論多大，都不會(huì)在輸出中得到反映。因?yàn)榇藭r(shí)輸入級(jí)晶體管已經(jīng)處于飽和導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。顯然，使用集成儀表放大器時(shí)，應(yīng)當(dāng)將共模輸入分量限制在圖中的AB或ED邊線(xiàn)所對(duì)應(yīng)當(dāng)?shù)姆秶詢(xún)?nèi)。共模輸入對(duì)AD623可能的最大輸出電壓的影響Page

.共模電壓的抑制避免不必要的共模的產(chǎn)生，如前置放大電路避免多點(diǎn)接地選用低失調(diào)運(yùn)放，對(duì)稱(chēng)的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)如外部阻抗無(wú)法保證對(duì)稱(chēng)，可用共模分量去驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)屏蔽層減輕共模的影響Page

.用DataGuard（共模分量）驅(qū)動(dòng)輸入電纜屏蔽層AD522的