傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域7

傳感器的信號處理學(xué)習(xí)領(lǐng)域7傳感器的信號處理

7.1檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)7.2信號的非線性校正7.1檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)7.1.1干擾的分類7.1.2

干擾的引入返本章目錄7.1.3

干擾的抑制方法7.1.1干擾的分類返本章目錄干擾來自干擾源。在工業(yè)現(xiàn)場和環(huán)境中，干擾源是各種各樣的。按干擾的來源，可以將干擾分為外部干擾和內(nèi)部干擾。1．外部干擾返本節(jié)目錄指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由使用條件和外界環(huán)境因素所決定的干擾。它主要來自于自然界的干擾以及周圍電氣設(shè)備的干擾。2．內(nèi)部干擾指系統(tǒng)內(nèi)部的各種元器件、信道、負(fù)載、電源等引起的各種干擾。2．內(nèi)部干擾（1）信號通道干擾1）共模干擾：共模干擾對檢測系統(tǒng)的放大電路的干擾較大。是指相對公共地電位為基準(zhǔn)點，在系統(tǒng)的兩個輸入端上同時出現(xiàn)的干擾，即兩個輸入端和地之間存在地電壓。2）靜電耦合干擾：靜電耦合干擾的形成，是由于電路之間的寄生電容使系統(tǒng)內(nèi)某一電路信號變化，從而影響其他電路。3）傳導(dǎo)耦合干擾：計算機(jī)檢測系統(tǒng)中脈沖信號在傳輸過程中，容易出現(xiàn)延時、變形，并可能接收干擾信號，這些因素均會形成傳導(dǎo)耦合干擾。7.1.1干擾的分類返本章目錄返本節(jié)目錄2．內(nèi)部干擾（2）電源電路干擾對于電子、電氣設(shè)備來說，電源電路干擾是較為普遍的問題。在計算機(jī)檢測系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，大多數(shù)是由工業(yè)用電網(wǎng)供電。工業(yè)系統(tǒng)中的某些大設(shè)備的啟動、停機(jī)等，都可能引起電源的過壓、欠壓、浪涌、下陷及尖峰等，這些也是要加以重視的干擾因素。同時，這些電壓噪聲均通過電源的內(nèi)阻耦合到系統(tǒng)內(nèi)部電路，從而對系統(tǒng)造成極大的危害。7.1.1干擾的分類返本章目錄返本節(jié)目錄2．內(nèi)部干擾（3）數(shù)字電路引起的干擾從量值上看，數(shù)字集成電路邏輯門引出的直流電流一般只有mA級。由于一般的較低頻率信號處理電路中對此問題考慮不多，所以容易使人忽略數(shù)字電路引起的干擾因素。但是，對于高速采樣及信道切換等場合，即當(dāng)電路處于高速開關(guān)狀態(tài)時，就會形成較大的干擾。7.1.1干擾的分類返本章目錄返本節(jié)目錄7.1.2干擾的引入1）靜電耦合：又稱靜電感應(yīng)，即干擾經(jīng)雜散電容耦合到電路中去。2）電磁耦合：又稱電磁感應(yīng)，即干擾經(jīng)互感耦合到電路中去。3）公共阻抗耦合：即電流經(jīng)兩個以上電路之間的公共阻抗耦合到電路中去。4）輻射電磁干擾和漏電流耦合：即在電能頻繁交換的地方和高頻換能裝置周圍存在的強(qiáng)烈電磁輻射對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾和由于絕緣不良由流經(jīng)絕緣電阻的電流耦合到電路中去的干擾。干擾的引入和傳播主要有以下幾種：在檢測系統(tǒng)中，根據(jù)干擾引入電路的方式，分為串模干擾和共模干擾。返本章目錄返本節(jié)目錄7.1.2干擾的引入2．共模干擾1．串模干擾（1）由被測信號源產(chǎn)生共模干擾（2）電磁場干擾引起共模干擾（3）由不同地電位引起的共模干擾返本章目錄返本節(jié)目錄7.1.2干擾的引入1）靜電耦合：又稱靜電感應(yīng)，即干擾經(jīng)雜散電容耦合到電路中去。2）電磁耦合：又稱電磁感應(yīng)，即干擾經(jīng)互感耦合到電路中去。3）公共阻抗耦合：即電流經(jīng)兩個以上電路之間的公共阻抗耦合到電路中去。4）輻射電磁干擾和漏電流耦合：即在電能頻繁交換的地方和高頻換能裝置周圍存在的強(qiáng)烈電磁輻射對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾和由于絕緣不良由流經(jīng)絕緣電阻的電流耦合到電路中去的干擾。干擾的引入和傳播主要有以下幾種：在檢測系統(tǒng)中，根據(jù)干擾引入電路的方式，分為串模干擾和共模干擾。返本章目錄返本節(jié)目錄7.1.2干擾的引入1．串模干擾在檢測系統(tǒng)中，根據(jù)干擾引入電路的方式，分為串模干擾和共模干擾。2．共模干擾（1）由被測信號源產(chǎn)生共模干擾（2）電磁場干擾引起共模干擾（3）由不同地電位引起的共模干擾返本章目錄返本節(jié)目錄1．計算機(jī)檢測系統(tǒng)的接地2．接地的類型：檢測系統(tǒng)的接地主要有兩種類型：保護(hù)接地和工作接地。（1）一點接地和多點接地一般來說，系統(tǒng)內(nèi)印制電路板接地的基本原則是高頻電路應(yīng)就近多點接地，低頻電路應(yīng)一點接地。（2）交流地與信號地交流地和信號地不能共用。（3）浮地與接地（4）數(shù)字地數(shù)字地又稱邏輯地，主要是邏輯開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，如TTL、CMOS印刷板等數(shù)字邏輯電路的零電位。（5）模擬地為了提高抗共模干擾的能力，可采用三線采樣雙層屏蔽浮地技術(shù)。7.1.3干擾的抑制方法返本章目錄返本節(jié)目錄（6）信號地（傳感器地）一般以5導(dǎo)體（接地電阻）一點入地，注意這種地是不浮空的。（7）屏蔽地屏蔽的目的是避免電場、磁場對系統(tǒng)的干擾。1）電場屏蔽。電場屏蔽的目的是解決分布電容的問題，一般以接大地的方式解決。2）電磁場屏蔽。主要是為了避免雷達(dá)、短波電臺等高頻電磁場的輻射干擾問題，屏蔽材料要利用低阻金屬材料，最好接大地。3）磁路屏蔽。磁路屏蔽是為了防磁鐵、電動機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng)、磁耦合而采取的抗干擾方法，其屏蔽材料為高磁材料。

4）放大電路的屏蔽。檢測系統(tǒng)分機(jī)中的高增益放大電路最好用金屬罩屏蔽起來。7.1.3干擾的抑制方法返本章目錄返本節(jié)目錄（8）電纜和接插件的屏蔽1）高電平線和低電平線不要走同一條電纜。2）高電平線和低電平線不走同一接插件。3）系統(tǒng)的出入電纜部分應(yīng)保持屏蔽完整。4）低電平電纜的屏蔽層要實施一端接地，屏蔽層外面要有絕緣層，以防與其他地線接觸。（9）其他接地1）功率地。這種地線的電流較大，接地線的線徑應(yīng)較粗，且與小信號地線分開，連直流地。2）小信號前置放大電路與內(nèi)存放大電路接地。這種放大電路輸入信號微弱，一般以微伏、毫伏計。7.1.3干擾的抑制方法返本章目錄返本節(jié)目錄在抗干擾措施中，還采用各種隔離與耦合的方式來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。7.1.3干擾的抑制方法常用的隔離方法有光電耦合器件隔離、繼電器隔離、隔離放大器隔離和隔離變壓器隔離等。

（1）走線原則長線傳輸中，為了防止竄擾，行之有效的辦法是采用交叉走線法。（2）元器件空余輸入端的處理1）把空余的輸入端與使用輸入端并聯(lián)。2）把空余的輸入端通過一個電阻接高電平。3）把空余的輸入端懸空，或用一反相器接地。（3）數(shù)字電路的抗干擾措施3．隔離與耦合4．布線抗干擾措施返本章目錄返本節(jié)目錄目前在計算機(jī)檢測系統(tǒng)中普遍采用的軟件抗干擾措施主要有以下幾種：1）數(shù)字濾波。，就是通過一定的計算程序?qū)Σ蓸有盘栠M(jìn)行平滑處理，提高其有用信號，消除或減少各種干擾和噪音的影響，以保證系統(tǒng)的可靠性。

7.1.3干擾的抑制方法2）軟件陷阱。用專門的出錯處理程序加以處理，讓彈飛了的程序安定下來的軟件抗干擾技術(shù)。5．軟件抗干擾措施3）“Watchdog”技術(shù)?！癢atchdog”俗稱看門狗，即監(jiān)控定時器，是計算機(jī)檢測系統(tǒng)及智能儀器儀表系統(tǒng)中普遍采用的抗干擾和可靠性措施之一。返本章目錄返本節(jié)目錄7.2信號的非線性校正

7.2.1校正曲線的求取7.2.2模擬量的非線性校正返本章目錄7.2.1校正曲線的求取

當(dāng)已知變換器的輸出特征時，可以求出相應(yīng)的校正特性。一個簡單的處理辦法，就是先把校正環(huán)節(jié)的電壓增益看作1，在已知的非線性特性的最大、最小值之間連一條直線；然后以此直線為對稱軸，作非線性特性的鏡像，則此鏡像為所需的校正特性。返本章目錄返本節(jié)目錄7.2.2模擬量的非線性校正

1．傳感器的選擇根據(jù)傳感器的非線性特性，作出校正特性曲線后，將校