1、傳感器抗干擾技術(shù),在實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)中,傳感器的工作環(huán)境是比較復(fù)雜和惡劣的,它所輸出的電信號(hào)幅值很小,并且與電路之間的連接具有一定的距離,這時(shí)需要傳送信號(hào)的電纜電阻和傳感器的內(nèi)阻以及放大電路等產(chǎn)生的噪聲,再加上環(huán)境噪聲都會(huì)對(duì)放大電路造成干擾,影響其正常工作。因此,必須采取有針對(duì)性的措施來(lái)提高傳感器電路的抗干擾能力。,干擾類型,(1) 機(jī)械干擾: 是由于機(jī)械的振動(dòng)或沖擊,使傳感器系統(tǒng)的敏感和轉(zhuǎn)換元件發(fā)生振動(dòng)、變形,使連接導(dǎo)線發(fā)生位移等,這些都將影響傳感器電路的正常工作。 (2) 熱干擾: 設(shè)備和元器件在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量所引起的溫度波動(dòng)以及環(huán)境溫度的變化等會(huì)引起傳 感器電路的元器件參數(shù)發(fā)生變化,從而影

2、響了傳感器電路的正常工作。,(3) 光干擾: 半導(dǎo)體元器件在光線的作用下會(huì)激發(fā)出電子空穴對(duì),使半導(dǎo)體元器件產(chǎn)生電勢(shì)或 引起電阻值的變化,從而影響傳感器電路的正常工作。 (4) 濕度的干擾: 環(huán)境濕度的增大會(huì)使絕緣電阻下降、漏電流增加,這樣電路的參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。,(5) 塵埃干擾: 環(huán)境灰塵的加重,也會(huì)造成漏電流增加,電路的參數(shù)發(fā)生改變,同樣影響傳感器電路 的正常工作。 (6) 化學(xué)干擾: 化學(xué)物品中的酸、堿及腐蝕性氣體等通過(guò)腐蝕作用損壞元器件,造成傳感器電路不 能正常工作。,(7) 射線輻射干擾: 射線會(huì)使氣體電離、半導(dǎo)體激發(fā)出電子空穴時(shí),金屬逸出電子等,從而

3、使傳 感器系統(tǒng)的正常工作受到影響。 (8) 電和磁干擾: 電和磁可以通過(guò)路和場(chǎng)兩個(gè)路徑對(duì)傳感器系統(tǒng)形成干擾,這種干擾是最普遍和嚴(yán)重的干擾。,電磁干擾分類,(1) 從噪聲產(chǎn)生的來(lái)源分類 固有噪聲源: 是指器件內(nèi)部物理性的無(wú)規(guī)則波動(dòng)所形成的噪聲。它有熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲等。 人為噪聲源: 是指各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲。它有工頻噪聲、射頻噪聲和電子開(kāi)關(guān)通斷 形成沖擊噪聲。 自然噪聲源和放電噪聲: 自然噪聲主要指雷電形成的放電現(xiàn)象。放電現(xiàn)象的起因除雷電外,還有各種電氣設(shè)備所造成的,主要有:火花放電、電暈放電、放電管放電等。,(2) 從干擾的表現(xiàn)形式分類 規(guī)則干擾: 電源的波紋、放大器的自激振蕩等

4、形成有一定規(guī)律的干擾。 不規(guī)則干擾: 有些元器件的額定值和特性隨使用條件而變形成不規(guī)則的干擾。 隨機(jī)干擾: 接觸不良、空間電磁耦合等引起隨機(jī)的干擾。,(3) 從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類 內(nèi)部干擾:電路的過(guò)度過(guò)程、寄生反饋等引起的干擾屬于內(nèi)部干擾。 外部干擾:電網(wǎng)電壓波動(dòng)、電磁輻射等屬于外部干擾。,(4) 從干擾對(duì)電路作用的形式分類 差模干擾:這種干擾和有用信號(hào)疊加起來(lái)直接作用于輸入端,它直接影響到測(cè)量結(jié)果。 共模干擾:不直接對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響,但當(dāng)信號(hào)輸入電路不對(duì)稱時(shí),它會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾，對(duì)測(cè)量產(chǎn)生更為嚴(yán)重的影響。,抑制干擾的基本方法,對(duì)于機(jī)械干擾,主要是采取減振措施來(lái)解決。 對(duì)于熱干擾,通常采取的

5、方法有熱屏蔽、恒溫措施、對(duì)稱平衡結(jié)構(gòu)、溫度補(bǔ)償技術(shù)等。 對(duì)于光干擾,可以對(duì)半導(dǎo)體元器件用光屏蔽來(lái)抑制。 對(duì)于濕度干擾,可以采取防潮措施,如浸漆、環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠封灌等。 對(duì)于塵埃干擾,可以采取將傳感器密封起來(lái),以及增加其它的防塵措施。 對(duì)于化學(xué)干擾,一般采取的措施是密封和保持傳感器的清潔。 對(duì)于射線輻射干擾,主要是對(duì)射線進(jìn)行防護(hù),國(guó)家有專門的規(guī)范。 對(duì)于電和磁的干擾,針對(duì)不同的電磁干擾類型采取不同相應(yīng)措施。,抑制電磁干擾的基本方法,(1) 消除和抑制干擾源: 能從根本上消除和減小干擾,但只有部分在設(shè)計(jì)者管理權(quán)限范圍內(nèi)的噪聲源可以消除或抑制。 (2) 破壞干擾的耦合通道: 對(duì)于以“路”的形式侵入

6、的干擾,可以采用阻截和給予低阻通路的辦法,使干擾不能進(jìn)入接收電路。,(3) 消除接收電路對(duì)干擾的敏感性: 高輸入阻抗電路比低輸入阻抗電路易接收干擾,模擬電路比數(shù)字電路易接收干擾。為消弱電路對(duì)干擾的敏感性,可以采用濾波、選頻、雙絞線、對(duì)稱電路和負(fù)反饋等措施。 (4) 采用軟件抑制干擾: 對(duì)于已進(jìn)入電路的干擾,用硬件措施又不易實(shí)現(xiàn)或不易奏效,可以考慮在采用微處理器的智能傳感器電路中,通過(guò)編寫一定的程序進(jìn)行信號(hào)處理和分析判斷,達(dá)到抑制干擾的目的。,抑制電磁干擾的技術(shù),屏蔽技術(shù) 用低電阻材料或高磁導(dǎo)率材料制成容器,將需要防護(hù)的部分包起來(lái)。這種防靜電或電磁感應(yīng)所采取的措施稱為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷場(chǎng)

7、的耦合,既抑制各種場(chǎng)的干擾。屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽。 導(dǎo)電涂料 采用導(dǎo)電涂料作為塑料機(jī)箱或塑料部件的電磁屏蔽涂層。這種導(dǎo)電涂料稀釋后可噴涂、刷涂,屏蔽效率高,耐性好、附著力強(qiáng),在形狀復(fù)雜的表面同樣可以獲得優(yōu)良的屏蔽涂層。,接地技術(shù) 一類接地稱為保護(hù)接地,可以保證人員和設(shè)備的安全;另一類接地稱為屏蔽接地,采用屏蔽層接地,能起到良好的抗干擾作用。 鐵氧體抑制元件 采用鐵氧體抑制元件應(yīng)安裝在盡可能接近干擾源的地方, 這樣可防止噪聲耦合到其它地方。在使用空間允許的情況下,選擇盡量長(zhǎng)、盡量厚和內(nèi)徑盡量小的鐵氧體抑制元件,可有效地將噪聲衰減掉。,浮置技術(shù) 將電子設(shè)備地線系統(tǒng)與接大地系統(tǒng)及其它

8、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互相絕緣。主要抑制來(lái)自接線的干擾,其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能好,缺點(diǎn)是電子設(shè)備容易產(chǎn)生靜電積累。 對(duì)稱電路 對(duì)稱電路有抑制干擾的能力,在不對(duì)稱電路中,為使傳輸導(dǎo)線在傳遞信號(hào)過(guò)程中所檢拾的噪聲不對(duì)電路造成干擾,可用兩個(gè)變壓器把信號(hào)傳輸線變成對(duì)稱電路,使噪聲在變壓器原邊處互相抵消,從而抑制了信號(hào)傳輸線引進(jìn)的干擾。,隔離技術(shù) 可以在兩個(gè)電路之間加一個(gè)隔離變壓器或電容,加入隔離變壓器后兩電路之間電的聯(lián)系被切斷,以磁的形式傳遞信號(hào),從而抑制了干擾的影響。也可在兩個(gè)電路之間加入一個(gè)光耦合器,光耦合器把兩電路間的地環(huán)回路完全隔斷,信號(hào)靠光傳遞,更能有效地抑制地線干擾。 濾波 它是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)或阻止某一頻帶信號(hào)通過(guò)的一種抑制干擾措施。濾波方式有無(wú)源濾波、有源濾波和數(shù)字濾波。,脈沖干擾抑制 采用的方法有利用積分電路,脈沖隔離門及消波器等。使用積分電路,能使脈沖信號(hào)寬度大的輸出大,而脈沖寬度小的噪聲輸出小,從而將噪聲干擾除掉。 脈沖群抑制器 在工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制裝置中,當(dāng)電感性負(fù)載斷開(kāi)時(shí),會(huì)在斷點(diǎn)外產(chǎn)生數(shù)千伏的脈沖群(串) ,這種干擾會(huì)通過(guò)電源線或信號(hào)線,也有部分輻射進(jìn)入測(cè)量或控制裝置,使裝置中的數(shù)字電路失效。這種電快速瞬變脈沖是