传感器抗干扰

1、4.2 传感器的干扰抑制一、传感器的分类n传感器是一种能把物理量或化学量转化成可以处理利用的电信号的器件。n可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。n按照其用途，传感器可分类为： 压力传感器；位置传感器；液面传感器 ；能耗传感器 ；速度传感器 ；热敏传感器；加速度传感器；射线辐射传感器 ； 振动传感器；湿敏传感器 以其输出信号为标准可将传感器分为： n模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 n数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 n开关传感器当一个被测

2、量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 按照其制造工艺，可以将传感器区分为： n集成传感器；薄膜传感器；厚膜传感器；陶瓷传感器 二、传感器的发展方向n1、向高精度发展n2、向高可靠性、宽温度范围发展n3、向微型化发展n4、向微功耗及无源化发展n5、向智能化数字化发展。三、传感器的干扰噪声分类n瞬时干扰噪声和辐射干扰噪声n瞬时干扰噪声主要是电气设备操作执行时发生，如合闸，分闸，雷电等。n辐射干扰噪声是由传感器外部的电磁辐射造成的。例如系统中的模拟数字电路部分有公共接地，公共电源时，数字信号的频繁电流变化在模拟电路中产生噪声，通过静电耦合，电磁耦合等形式存在。

3、n干扰传播的途径：传感器传输通道和供电系统。n由于信号在传输线上会出现延时，畸变，衰减和通道干扰，所以长线干扰是主要因素。n任何电源和信号传输线都有内阻，这时这些内阻引起了电源的干扰噪声。四、传感器的干扰抑制措施1、电源系统的干扰抑制措施（1）在电源输入端设置滤波器，压敏电阻。 滤波器可以抑制电网中的烦扰杂波和尖端脉冲，压敏电阻可以抑制尖峰脉冲干扰噪声。（2）在电源交流输入端接入隔离变压器 将变压器初级和次级隔离，可以抑制初，次级寄生电容耦合。（3）电源实行分组供电在系统中，可以设置多组电源，如单片机部分和输出执行部分可分别独自供电。2、信号传输通道的干扰抑制措施（1）杂散电磁场的干扰抑制采用

4、屏蔽方法：n电场屏蔽主要是防止传感器系统各元器件或者电路间因分布电容耦合产生的干扰。选用高电导率的材料。n磁场屏蔽主要用来消除元器件或电路间因磁场寄生耦合产生的干扰。选用高磁导率的材料。n电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的干扰，选用高电导率的材料。（2）屏蔽双绞线长线传输采用屏蔽双绞线可以减小外界电磁场的影响。双绞线与同轴电缆相比，虽然频带较差，但波阻抗高，抗攻麽噪声能力强，能使各环节的电磁感应干扰相互抵消。为了增强抗干扰能为了增强抗干扰能力，可在双绞线的力，可在双绞线的外面加金属编织物外面加金属编织物或护套形成屏蔽双或护套形成屏蔽双绞线，绞线，左图左图给出了给出了带有屏蔽护套的多带有屏蔽护套的

5、多股双绞线实物图。股双绞线实物图。（3）隔离传输 将传感器输出信号隔离传输，是抑制噪声干扰的一个有效措施。 隔离的方法主要有变压器隔离和光电隔离。 变压器隔离主要适用于交流电路，而在直流或低频缓变信号测量系统中常采用光电耦合器隔离。（4）采用低噪声信号处理电路 传感器将采集的信号进行放大，但同时共存着很多噪声，如传感器内阻，传输线的内阻，电路周围的电磁干扰。 通常采用差动放大器电路和低通滤波器电路来抑制共模噪声和差模噪声。（5）合理接地在低电平信号处理中合理接地，可以有效减少噪声干扰。常用的电流信号是0-20mA,或者4-20mA，常用的电压信号是0-5V或0-10V(6)软件抗干扰五、新型传

6、感器n1、光纤光栅传感器 以光为载体，光纤为媒质感知和传输外界信号的新型传感技术。有一下优点：（1）探头结构简单，尺寸小，易和光纤耦合，耦合损耗小，抗干扰能力强，（2）集传感和传输为一体，构成传感网络。（3）测量对象广泛，（4）通过光传感，抗电磁辐射能力大大提高。n光纤光栅传感器的应用n（1）高精度测温场合n（2）高分辨率测量领域2、霍尔传感器是利用霍尔效应制造的磁敏元件。应用场合主要有：（1）磁场测量由输出电压得到测量磁场的磁感应强度。（2）直流无刷电机换向（3）接近开关（4）旋转传感器3、智能一体化变送器 智能一体化变送器的内部输入和输出电路采用隔离技术，能有效防止噪声干扰信号。 例如温度变送器：热电偶或电阻传感器将被测温度参数转换成电信号，再将该信号送入变送器的输入网络，该网络具有调零和热电偶补偿等相关电路。 该变送器可直接装在热电偶、热电