技術解析:傳感器檢測中的抗幹擾技術
發布時間:2015-11-04 責任編輯:echolady
【導讀】隨著自動化技術不斷提高,各種傳感器基ji自zi動dong檢jian測ce裝zhuang置zhi被bei廣guang泛fan應ying用yong於yu監jian視shi生sheng產chan。但dan是shi在zai檢jian測ce係xi統tong中zhong存cun在zai著zhe大da量liang的de電dian和he磁ci的de幹gan擾rao源yuan,所suo以yi傳chuan感gan器qi檢jian測ce係xi統tong中zhong抗kang幹gan擾rao技ji術shu是shi重zhong要yao環huan節jie。本ben文wen主zhu要yao解jie析xi傳chuan感gan器qi檢jian測ce中zhong的de抗kang幹gan擾rao技ji術shu。
在電子測量裝置的電路中出現的、無用的信號稱為噪聲,當噪聲影響電路正常工作時,該噪聲就稱為幹擾。信號傳輸過程中幹擾的形成必須具備三項因素,即幹擾源、ganraotujingyijiduizaoshengminganxingjiaogaodejieshoudianlu。yincixiaochuhuojianruozaoshengganraodefangfakeyizhenduizhesanxiangzhongdeqizhongrenyiyixiangcaiqucuoshi。zaichuanganqijiancedianluzhongbijiaochangyongdefangfa,shiduiganraotujingjijieshoudianlucaiquxiangyingdecuoshiyixiaochuhuojianruozaoshengganrao。xiamianjieshaojizhongchangyongde、行之有效的抗幹擾技術。
電磁屏蔽
對dui於yu高gao頻pin幹gan擾rao磁ci場chang,利li用yong電dian渦wo流liu原yuan理li,使shi高gao頻pin幹gan擾rao電dian磁ci場chang在zai屏ping蔽bi金jin屬shu內nei產chan生sheng電dian渦wo流liu,消xiao耗hao幹gan擾rao磁ci場chang的de能neng量liang,渦wo流liu磁ci場chang抵di消xiao高gao頻pin幹gan擾rao磁ci場chang,從cong而er使shi被bei保bao護hu電dian路lu免mian受shou高gao頻pin電dian磁ci場chang的de影ying響xiang。這zhe種zhong屏ping蔽bi法fa就jiu稱cheng為wei電dian磁ci屏ping蔽bi。若ruo電dian磁ci屏ping蔽bi層ceng接jie地di,同tong時shi兼jian有you靜jing電dian屏ping蔽bi的de作zuo用yong。傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu電dian纜lan一yi般ban采cai用yong銅tong質zhi網wang狀zhuang屏ping蔽bi,既ji有you靜jing電dian屏ping蔽bi又you有you電dian磁ci屏ping蔽bi的de作zuo用yong。屏ping蔽bi材cai料liao必bi須xu選xuan擇ze導dao電dian性xing能neng良liang好hao的de低di電dian阻zu材cai料liao,如ru銅tong、鋁或鍍銀銅等。
低頻磁屏蔽
幹gan擾rao如ru為wei低di頻pin磁ci場chang,這zhe時shi的de電dian渦wo流liu現xian象xiang不bu太tai明ming顯xian,隻zhi用yong上shang述shu方fang法fa抗kang幹gan擾rao效xiao果guo並bing不bu太tai好hao,因yin此ci必bi須xu采cai用yong采cai用yong高gao導dao磁ci材cai料liao作zuo屏ping蔽bi層ceng,以yi便bian把ba低di頻pin幹gan擾rao磁ci感gan線xian限xian製zhi在zai磁ci阻zu很hen小xiao的de磁ci屏ping蔽bi層ceng內nei部bu。使shi被bei保bao護hu電dian路lu免mian受shou低di頻pin磁ci場chang耦ou合he幹gan擾rao的de影ying響xiang。這zhe種zhong屏ping蔽bi方fang法fa一yi般ban稱cheng為wei低di頻pin磁ci屏ping蔽bi。傳chuan感gan器qi檢jian測ce儀yi器qi的de鐵tie皮pi外wai殼ke就jiu起qi低di頻pin磁ci屏ping蔽bi的de作zuo用yong。若ruo進jin一yi步bu將jiang其qi接jie地di,又you同tong時shi起qi靜jing電dian屏ping蔽bi和he電dian磁ci屏ping蔽bi的de作zuo用yong。
屏蔽技術
利用金屬材料製成容器.將需要保護的電路包在其中,可以有效防止電場或磁場的幹擾,此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。
靜電屏蔽
根(gen)據(ju)電(dian)磁(ci)學(xue)原(yuan)理(li),置(zhi)於(yu)靜(jing)電(dian)場(chang)中(zhong)的(de)密(mi)閉(bi)空(kong)心(xin)導(dao)體(ti)內(nei)部(bu)無(wu)電(dian)場(chang)線(xian),其(qi)內(nei)部(bu)各(ge)點(dian)等(deng)電(dian)位(wei)。用(yong)這(zhe)個(ge)原(yuan)理(li),以(yi)銅(tong)或(huo)鋁(lv)等(deng)導(dao)電(dian)性(xing)良(liang)好(hao)的(de)金(jin)屬(shu)為(wei)材(cai)料(liao),製(zhi)作(zuo)密(mi)閉(bi)的(de)金(jin)屬(shu)容(rong)器(qi),並(bing)與(yu)地(di)線(xian)連(lian)接(jie),把(ba)需(xu)要(yao)保(bao)護(hu)的(de)電(dian)路(lu)值(zhi)r其(qi)中(zhong),使(shi)外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)電(dian)場(chang)不(bu)影(ying)響(xiang)其(qi)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu),反(fan)過(guo)來(lai),內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)場(chang)也(ye)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)外(wai)電(dian)路(lu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)就(jiu)稱(cheng)為(wei)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)。例(li)如(ru)傳(chuan)感(gan)囂(xiao)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)中(zhong),在(zai)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)一(yi)次(ci)側(ce)和(he)二(er)次(ci)側(ce)之(zhi)間(jian)插(cha)入(ru)一(yi)個(ge)留(liu)有(you)縫(feng)隙(xi)的(de)導(dao)體(ti),並(bing)把(ba)它(ta)接(jie)地(di),可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)兩(liang)繞(rao)組(zu)之(zhi)問(wen)的(de)靜(jing)電(dian)耦(ou)合(he),這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)就(jiu)屬(shu)於(yu)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)。
基於以上三種常用的屏蔽技術,因此在幹擾比較嚴重的她方,可以采用複合屏蔽電纜,即外層是低頻磁屏蔽層。內層是電磁屏蔽層.達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題,否則其傳輸效率、靈(ling)敏(min)度(du)都(dou)要(yao)變(bian)低(di)。必(bi)須(xu)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi),而(er)其(qi)電(dian)極(ji)引(yin)出(chu)線(xian)就(jiu)采(cai)用(yong)雙(shuang)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu),一(yi)般(ban)稱(cheng)之(zhi)為(wei)驅(qu)動(dong)電(dian)纜(lan)技(ji)術(shu)。用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)的(de)克(ke)服(fu)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。
濾波技術
濾波器是抑製交流串模幹擾的有效手段之一。傳感器檢測電路中常見的濾波電路有Rc濾波器、交流電源濾波器和真流電源濾波器。下麵介紹這幾種濾波電路的應用。
RC濾波器
當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時,利用小體積、低成本的無源Rc濾波器將會對串模幹擾有較好的抑製效果。但應該一提的是,Rc濾波器是以犧牲係統響應速度為代價來減少串模幹擾的。
交流電源濾波器
電源網絡吸收了各種高、低頻噪聲,對此常用Lc濾波器來抑製混入電源的噪聲。
直流電源濾波器
直流電源往往為幾個電路所共用,為了避免通過電源內阻造成幾個電路問相互幹擾,應該在每個電路的直流電源上加上Rc或Lc退耦濾波器,用來濾除低頻噪聲。
接地技術
接(jie)地(di)技(ji)術(shu)是(shi)抑(yi)製(zhi)幹(gan)擾(rao)的(de)有(you)效(xiao)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi),是(shi)屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)。正(zheng)確(que)的(de)接(jie)地(di)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)外(wai)來(lai)幹(gan)擾(rao),同(tong)時(shi)可(ke)提(ti)高(gao)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)自(zi)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)因(yin)素(su)。接(jie)地(di)的(de)目(mu)的(de)有(you)兩(liang)個(ge):安全性和抑製幹擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的,傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要求接地電阻在10?以下。屏蔽接地是幹擾電壓對地形成低阻通路,以防幹擾測量裝置。接地電阻應小於0.02?。
信xin號hao接jie地di是shi電dian子zi裝zhuang置zhi輸shu入ru與yu輸shu出chu的de零ling信xin號hao電dian位wei的de公gong共gong線xian,它ta本ben身shen可ke能neng與yu大da地di是shi絕jue緣yuan的de。信xin號hao地di線xian又you分fen為wei模mo擬ni信xin號hao地di線xian和he數shu字zi信xin號hao地di線xian,模mo擬ni信xin號hao一yi般ban較jiao弱ruo,故gu對dui地di線xian要yao求qiu較jiao高gao:數字信號一般較強,故對地線要求可低一些。
不bu同tong的de傳chuan感gan器qi檢jian測ce條tiao件jian對dui接jie地di的de方fang式shi也ye有you不bu同tong的de要yao求qiu,必bi須xu選xuan擇ze合he適shi的de接jie地di方fang法fa,常chang用yong接jie地di方fang法fa有you一yi點dian接jie地di和he多duo點dian按an地di。下xia麵mian給gei出chu這zhe兩liang種zhong不bu同tong的de接jie地di處chu理li措cuo施shi。
一點接地
zaidipindianluzhongyibanjianyicaiyongyidianjiedi,tayoufangsheshijiedixianhemuxianshijiedixianlu。fangsheshijiedijiushidianluzhonggegongnengdianluzhijieyongdaoxianyulingdianweijizhundianlianjie:muxianshijiedijiushicaiyongjuyouyidingjiemianjideyouzhidaotizuoweijiedimuxian,zhijiejiedaolingdianweidian,dianluzhongdegegongnengkuaidedikejiujinjiezaigaimuxianshang。zheshiruocaiyongduodianjiedi,zaidianluzhonghuixingchengduogejiedihuilu,dangdipinxinhaohuomaichongcichangjingguozhexiehuilushi,jiuhuiyinqidianciganyingzaosheng,youyumeigejiedihuiludetexingbutong,zaibutongdehuilubihedianjiuchanshengdianweicha,xingchengganrao。weibimianzhezhongqingkuang,zuihaocaiyongyidianjiedidefangfa。
傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong),但(dan)兩(liang)者(zhe)之(zhi)問(wen)可(ke)能(neng)相(xiang)距(ju)較(jiao)遠(yuan)。由(you)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)大(da)地(di)電(dian)流(liu)十(shi)分(fen)複(fu)雜(za),所(suo)以(yi)這(zhe)兩(liang)部(bu)分(fen)外(wai)殼(ke)的(de)接(jie)大(da)地(di)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)位(wei)一(yi)般(ban)是(shi)不(bu)相(xiang)同(tong)的(de),若(ruo)將(jiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)測(ce)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)零(ling)電(dian)位(wei)在(zai)兩(liang)處(chu)分(fen)別(bie)接(jie)地(di),即(ji)兩(liang)點(dian)接(jie)地(di),則(ze)會(hui)有(you)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)內(nei)阻(zu)很(hen)低(di)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)產(chan)生(sheng)壓(ya)降(jiang),造(zao)成(cheng)串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)。因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)也(ye)應(ying)該(gai)采(cai)用(yong)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)方(fang)法(fa)。
多點接地
gaopindianluyibanjianyicaiyongduodianjiedi。gaopinshi,jishiyixiaoduandixianyejiangyoujiaodadezukangyajiang,jiashangfenbudianrongdezuoyong,bukenengshixianyidianjiedi,yincikecaiyongpingmianshijiedifangshi,jiduodianjiedifangshi,liyongyigelianghaodedaodianpingmianti(如采用多層線路板中的一層)接(jie)至(zhi)零(ling)電(dian)位(wei)基(ji)準(zhun)點(dian)上(shang),各(ge)高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)的(de)地(di)就(jiu)近(jin)接(jie)至(zhi)該(gai)導(dao)電(dian)平(ping)麵(mian)體(ti)上(shang)。由(you)於(yu)導(dao)電(dian)平(ping)麵(mian)體(ti)的(de)高(gao)頻(pin)阻(zu)抗(kang)很(hen)小(xiao),基(ji)本(ben)保(bao)證(zheng)了(le)每(mei)一(yi)處(chu)電(dian)位(wei)的(de)一(yi)致(zhi),同(tong)時(shi)加(jia)設(she)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)等(deng)減(jian)少(shao)壓(ya)降(jiang)。因(yin)此(ci),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)耍(shua)采(cai)用(yong)多(duo)點(dian)接(jie)地(di)方(fang)式(shi)。
光電耦合技術
光電耦合器是一種電——光——電dian的de耦ou合he器qi件jian,它ta由you發fa光guang二er極ji管guan和he光guang電dian三san極ji管guan封feng裝zhuang組zu成cheng,其qi輸shu入ru與yu輸shu出chu在zai電dian氣qi上shang是shi絕jue緣yuan的de,因yin此ci這zhe種zhong器qi件jian除chu了le用yong於yu做zuo光guang電dian控kong製zhi以yi外wai,現xian在zai被bei越yue來lai越yue多duo的de用yong於yu提ti高gao係xi統tong的de抗kang共gong模mo幹gan擾rao能neng力li。當dang有you驅qu動dong電dian流liu流liu過guo光guang藕ou合he器qi中zhong的de發fa光guang二er極ji管guan,光guang電dian三san極ji管guan受shou光guang飽bao和he。其qi發fa射she極ji輸shu出chu高gao電dian平ping,從cong而er達da到dao信xin號hao傳chuan輸shu的de目mu的de。這zhe樣yang即ji使shi輸shu入ru回hui路lu有you幹gan擾rao。隻zhi要yao它ta在zai門men限xian之zhi內nei,就jiu不bu會hui對dui輸shu出chu造zao成cheng影ying響xiang。
脈衝電路中的嗓聲抑製
ruozaimaichongdianluzhongcunzaiganraozaosheng。keyijiangshurumaichongweifenhouzaijifen,ranhoushezhiyidingfududemenxiandianya,shidexiaoyugaimenxiandianyadexinhaobeilvchu。duiyumonixinhaokeyixianyongA/D轉換.再用這種方法濾除噪聲。
我們在使用這些抗幹擾技術時要根據實際情況迸行選擇。切不可盲目使用,否則不但達不到抗幹擾的目的,可能還會有其他不良影響。
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