过程通道数据采集

过程通道数据采集第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期二内容提要概述模拟量输入通道D/A与A/D转换技术数据采集系统模拟量输出通道过程通道的抗干扰措施小结第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施干扰的来源◆从系统电源或电源引线（包括地线）侵入的干扰◆从系统的信号输入输出传输通道引入的干扰◆空间电磁干扰◆静电噪声◆其它环境因素引起的干扰参见：pp.103,4-12第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（2）干扰的分类◆不论什么样的干扰源，对计算机的干扰总是通过传导和直接辐射两种途径进入计算机控制系统的，其耦合的方式有静电耦合、互感耦合、共阻抗耦合、电磁场辐射耦合等◆按干扰的作用方式不同，可以分为常态和共态干扰两种第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（3）◆常态干扰：叠加在被测信号上的干扰噪声，又称为串模干扰第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（4）◆共态干扰：A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压，又称为共模干扰第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（4）常态干扰的抑制◆若常态干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频常态干扰；若常态干扰频率比被测信号频率低，则采用输入高通滤波器来抑制低频常态干扰；若常态干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器较为适宜

参见谢p.70图3-39二级阻容滤波网络第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（6）◆当尖峰型常态干扰成为主要干扰源时，用双斜率积分式A/D转换器可以削弱常态干扰的影响

(输入信号的平均值,非瞬时值)◆在常态干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，或者尽可能早地完成A/D变换或采取隔离和屏蔽等措施◆从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制常态干扰(边沿触发？)第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（7）◆若常态干扰的变化速度与被测信号相当，则可采取下述方法：

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从根本上消除产生常态干扰的原因，对测量仪表进行良好的电磁屏蔽

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利用数字滤波技术对已进入计算机的带有常态干扰的数据进行处理第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（8）共模干扰的抑制◆为了衡量一个输入电路抑制干扰的能力，常用共模抑制比CMRR（CommonModeRejectionRate）来表示：

式中是共模干扰电压，是由转化成的常态干扰电压。CMRR越大，表明抗共模干扰能力越强。第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（9）◆利用双端输入的运算放大器作为A/D转换器前面的前置放大器（差动放大器,F007)）

第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（10）

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利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载与数字信息源隔离开来，也就是把“模拟地,GND”与“数字地,COM”断开

★光电耦合器能隔离干扰的原因

—输入阻抗小：1kΩ以下

—干扰形式一般为大电压、小电流，而光电耦输入发光管在电流状态下工作，故可被抑制

—光耦在封闭状态下工作

—输入回路与输出回路之间分布电容小，而绝缘电阻大第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（11）◆采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰

工作原理?第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（12）◆用仪表放大器提高共模干扰抑制比

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仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等特点,是一种专门用来分离共模干扰器件第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（13）其它干扰措施

◆采用双绞线传输信号

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与同轴电缆相比，双绞线频带窄而波阻高，抗共模噪声能力强

第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（14）◆对来自电源或由电源回路产生的干扰的处理措施：

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在逻辑电路板上的电源线与地线的布线尽可能短，防止布成回路型或菊花链环状型

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在每一块集成电路芯片的电源与地引入端接一个无感的瓷片电容器，其容量一般为0.01~0.1µF(102,104)

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若一个装置中有多块逻辑电路板，则一般在电源和地线的引入处附近并接一个10～100µF的大电容和一个0.01~0.1µF的无感瓷片电容

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防止驱动器通过逻辑电路板的电源线和地线引入干扰第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（15）◆对输出电路干扰采取的措施输出电路干扰采取的措施少见,但★可以把同一类型的所有输出驱动器的输出线以及交流、直流供电线等聚集在一起，套以独立的铁壳屏蔽管，并远离其它类型的输入输出等信号线

第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（16）★

对直流输出驱动器来说，大电流直流信号应采用外接线，有时还用独立的直流电源来提供电流第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（17）★采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（18）

★采用公共接地点SGP第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（19）

★当计算机现场的强电设备较多时，采用三相隔离变压器来减小外来的电网干扰第二十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期二过程通道的抗干扰措施（20）★采用软件的抗干扰技术：看门狗（Watchdog）第二十二页，共二