智能传感与检测技术 课件 第15章检测装置的干扰抑制技术

机械工业出版社CHINAMACHINEPRESS检测装置的干扰抑制技术第15章智能传感与检测技术徐小华主编

ISBN978-7-111-76072-6检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术干扰的来源15.1干扰的耦合方式13.2差模干扰和共模干扰13.3干扰抑制技术13.4检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.1干扰的来源

一、常见的干扰类型

（1）外部干扰

自然界干扰周围电气设备干扰（2）内部干扰：

固定干扰动态干扰检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.1干扰的来源15.1.2噪声与信噪比1.噪声：检测系统及仪表电路中混进去的无用信号。

2.信噪比：测量通道中有用信号成分和噪声信号成分之比(取对数)。信噪比越大越好。检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.2干扰的耦合方式15.2.1静电耦合静电耦合示意图等效电路图寄生电容干扰电压干扰源电压输入阻抗检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.2干扰的耦合方式15.2.2电磁耦合互感干扰电压干扰源电流电磁耦合示意图等效电路图检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.2干扰的耦合方式15.2.3共阻抗耦合干扰源电流干扰电压共有阻抗共阻抗耦合等效电路电源内阻引起的共阻抗干扰检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.2干扰的耦合方式15.2.4漏电流耦合干扰源电压干扰电压漏电流输入回路的输入阻抗绝缘电阻漏电流耦合等效电路检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.3差模干扰和共模干扰15.3.1差模干扰

差模干扰：干扰信号与有效信号串联叠加后作用到检测装置的输入端。

干扰信号有效信号检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.3差模干扰和共模干扰15.3.1差模干扰

抑制差模干扰的方法：

1.采用低通滤波器滤掉交流干扰。

2.尽可能早对被测信号进行前置放大，以提高信躁比。

3.检测系统采用高抗扰度元器件，提高阀值电平，采用低速逻辑部件抑制高频干扰。

4.注意信号线屏蔽和接地良好。

检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.3差模干扰和共模干扰15.3.2共模干扰

出现共模干扰信号的主要原因是被测信号的参考接地点与检测电路的输入接地点不同。共模干扰示意图等效电路图检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.3差模干扰和共模干扰15.3.2共模干扰

消除共模干扰的方法：

理论上，当两个输入端电路完全对称，r1=r2且Z1=Z2时，共模干扰可消除。实际上无法做到。

抑制共模干扰的方法：

尽可能使得r1、r2的数值接近，Z1、Z2的数值接近，就可以减小共模干扰。

检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.3差模干扰和共模干扰15.3.3共模抑制比共模抑制比共模干扰信号（产生同样输出所需的）差模干扰信号差模增益共模增益检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.1屏蔽技术

1.静电屏蔽利用导电性能良好的金属作成屏蔽盒，并将其接地，可以保护内部电路免受静电场的干扰。

2.电磁屏蔽利用导电性能良好的金属作成屏蔽层，利用涡流作用，阻断高频电磁场的能量；如果加上接地，也可以防止静电干扰；还可以削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合所产生的干扰。

3.低频磁屏蔽对低频磁场干扰，要用高导磁材料作屏蔽层。

检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.1屏蔽技术

利用1:1的电压跟随器电路，迫使被屏蔽导体B与屏蔽层D等电位。

4.驱动屏蔽检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术

正确接地可以消除各电路电流流经公共地线时产生的躁声电压，可抑制电磁场和地电位差的干扰。

1.“地线”的种类：（1）屏蔽接地线及机壳接地线--实现对电磁场的屏蔽。（2）信号接地线---分别设置的“模拟地”与“数字地”。（3）功率地线---大电流网络部件的零电平，本身干扰作用大，与信号地互相绝缘。（4）交流电源地线---交流电源地线N本身是一个躁声源，必须与直流地线相互绝缘。检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术

2.接地设计注意事项：

（1）高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。（2）交流地、功率地、信号地线不能共用。（3）电缆屏蔽层的接地：当一个不接地的信号源连接一个接地的放大器，电缆屏蔽层接到放大器公共端。反之应接到信号源公共端。（4）屏蔽接地方式随屏蔽目的而不同。

检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术

3.常见电路及用电设备的接地方式

（1）印刷电路板内的接地方式:低频电路一点接地

高频电路多点接地检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术多极放大电路的一点接地方法从串联接地到一点并联接地避免低频干扰

（2）传感器接口电路的接地方式两点接地一点接地避免共模干扰检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术

（3）检测系统与计算机系统的接地方式

接地电阻小于10欧检测装置的干扰抑制技术15智能传感与检测技术15.4干扰抑制技术15.4.2接地技术

（4）电缆屏蔽层的接地方式一点接地。传感器测接地放大器测未接两测都接地传感器测未接放大器测接地两测都接地检测装置的干扰抑制技术1515.4干扰抑制技术15.4.3浮空技术检测装置的干扰抑制技术1515.4干扰抑制技术15.4.4软件干扰抑制技术1.数字滤波技术（1）算术平均值滤波：对同一采样点连续N次采样，以平均值作为可靠结果（2）中值滤波：对同一采样点连续n次采样，按大小排列后取中间值作为可靠结果。（3）抑制脉冲算术平均值滤波：对同一采样点连续n次采样，按大小排列后去掉最大值和最小值（脉冲干扰），再以平均值作为可靠结果。检测装置的干扰抑制技术1515.4干扰抑制技术15.4.4软件干扰抑制技术检测装置的干扰抑制技术1515.4干扰抑制技术15.4.4软件干扰抑制技术

2.冗余技术程序“跑飞”后，最简单