第七章检测系统抗干扰技术

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1、第第7章章 检测系统抗干扰技术检测系统抗干扰技术7.1 干扰的分类干扰的分类7.2 干扰的引入干扰的引入7.3 干扰的抑制方法干扰的抑制方法第第7章章 检测系统抗干扰技术检测系统抗干扰技术 测量过程中常会遇到各种各样的干扰，不测量过程中常会遇到各种各样的干扰，不仅能造成逻辑关系混乱，使系统测量和控制失仅能造成逻辑关系混乱，使系统测量和控制失灵，以致降低产品的质量，甚至造成系统无法灵，以致降低产品的质量，甚至造成系统无法正常工作，造成损坏和事故。尤其是电子装置正常工作，造成损坏和事故。尤其是电子装置的小型化、集成化、数字化和智能化的广泛应的小型化、集成化、数字化和智能化的广泛应用和迅速发展，有效

2、地排除和抑制各种干扰，用和迅速发展，有效地排除和抑制各种干扰，已是必需考虑并解决的问题。而提高检测系统已是必需考虑并解决的问题。而提高检测系统抗干扰能力，首先应分析干扰产生的原因、干抗干扰能力，首先应分析干扰产生的原因、干扰的引入方式及途径，才可有针对性地解决系扰的引入方式及途径，才可有针对性地解决系统抗干扰问题。统抗干扰问题。 干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干扰干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干扰源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰分为内部干扰和外部干扰。分为内部干扰和外部干扰。7.1.1 外部干扰外部干扰 电气设备、电子设备、通信设施等高密

3、度的电气设备、电子设备、通信设施等高密度的使用，使得空间电磁波污染越来越严重。由于自使用，使得空间电磁波污染越来越严重。由于自然环境的日趋恶化，自然干扰也随之增大。然环境的日趋恶化，自然干扰也随之增大。7.1 干扰的分类干扰的分类 7.1 干扰的分类干扰的分类7.1 干扰的分类干扰的分类 外部干扰外部干扰就是指那些与系统结构无关，由使用条就是指那些与系统结构无关，由使用条件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自于件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自于自然界的干扰自然界的干扰以及以及周围电气设备的干扰周围电气设备的干扰。 自然干扰主要有地球大气放电自然干扰主要有地球大气放电(如雷电如雷电)、

4、宇、宇宙干扰宙干扰(如太阳产生的无线电辐射如太阳产生的无线电辐射)、地球大气辐、地球大气辐射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电放射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电放电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊机等电气设备产生的放电干扰。机等电气设备产生的放电干扰。这些干扰源产生的辐射这些干扰源产生的辐射波频率范围较广、无规波频率范围较广、无规律。如雷电干扰，从几律。如雷电干扰，从几KHz到几百到几百MHz或更高或更高的频域。自然干扰主要来自天空，以电磁感应的频域。自然干扰主要来自天空，以电磁感应的方式通过系统的壳体、导线、敏感器件等形的方式通过

5、系统的壳体、导线、敏感器件等形成接收电路，造成对系统的干扰。尤其对通讯成接收电路，造成对系统的干扰。尤其对通讯设备、导航设备有较大影响。设备、导航设备有较大影响。 检测装置中的半导体器件，在光线作用下检测装置中的半导体器件，在光线作用下将激发出电子一空穴对，并产生电动势，从而将激发出电子一空穴对，并产生电动势，从而影响检测装置的正常工作和精度。所以，要注影响检测装置的正常工作和精度。所以，要注意光的屏蔽问题。意光的屏蔽问题。 7.1 干扰的分类干扰的分类 各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强火花、电弧焊接、高频加热、可

6、控硅整流等强电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供电电源对测量装置和微型计算机产生影响。在电电源对测量装置和微型计算机产生影响。在大功率供电系统中。大电流输电线周围所产生大功率供电系统中。大电流输电线周围所产生的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪表也会产生干扰。表也会产生干扰。此外，地磁场的影响及来自电源的高频干扰也此外，地磁场的影响及来自电源的高频干扰也可视为外部干扰。可视为外部干扰。 7.1 干扰的分类干扰的分类 7.1.2 内部干扰内部干扰 内部干扰是指系统内部的各种元器件、信道、内部干扰是指系统内部的

7、各种元器件、信道、负载、电源等引起的各种干扰。下面简要介绍计负载、电源等引起的各种干扰。下面简要介绍计算机检测系统重常见的算机检测系统重常见的信号通道干扰信号通道干扰、电源电路电源电路干扰干扰和和数字电路干扰数字电路干扰。n信号通道干扰信号通道干扰 计算机检测系统的信号采集、数据处理与执计算机检测系统的信号采集、数据处理与执行机构的控制等，都离不开信号通道。在进行实行机构的控制等，都离不开信号通道。在进行实际系统的信道设计时，必须注意其间的干扰问题。际系统的信道设计时，必须注意其间的干扰问题。信号通道形成的干扰主要有：信号通道形成的干扰主要有：7.1 干扰的分类干扰的分类共模干扰共模干扰 共模

8、干扰对检测系统的放大电路的干扰较大。共模干扰对检测系统的放大电路的干扰较大。是指相对公共地电位为基准点，在系统地两个是指相对公共地电位为基准点，在系统地两个输入端上同时出现的干扰，即两个输入端和地输入端上同时出现的干扰，即两个输入端和地之间存在地电压。之间存在地电压。传导耦合干扰传导耦合干扰 计算机检测系统中脉冲信号在传输过程中，计算机检测系统中脉冲信号在传输过程中，容易出现延时、变形，并可能接收干扰信号，容易出现延时、变形，并可能接收干扰信号，这些因素均会形成传导耦合干扰。这些因素均会形成传导耦合干扰。7.1 干扰的分类干扰的分类静电耦合干扰静电耦合干扰 静电耦合干扰的形成，是由于电路之间的

9、静电耦合干扰的形成，是由于电路之间的寄生电容使系统内某一电路信号的变化，从而寄生电容使系统内某一电路信号的变化，从而影响其它电路。只要电路中有尖峰信号和脉冲影响其它电路。只要电路中有尖峰信号和脉冲信号等高频谱的信号存在，就可能存在静电耦信号等高频谱的信号存在，就可能存在静电耦合干扰。因此，检测系统中的计算机部分和高合干扰。因此，检测系统中的计算机部分和高频模拟电路部分都是产生静电耦合干扰的直接频模拟电路部分都是产生静电耦合干扰的直接根源。根源。7.1 干扰的分类干扰的分类n电源干扰电源干扰 对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为普遍的问题。在计算机检测系统

10、的实际应用中，普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用中，大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等，起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等，这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部的电路，从而对系统造成极大的危害。的电路，从而对系统造成极大的危害。7.1 干扰的分类干扰的分类n数字电路引起的干扰数字电路引起的干扰 从量值上

11、看，数字集成电路逻辑门引出的直从量值上看，数字集成电路逻辑门引出的直流电流一般只有流电流一般只有mA级。由于一般的较低频率的级。由于一般的较低频率的信号处理电路中对此问题考虑不多，所以容易信号处理电路中对此问题考虑不多，所以容易使人忽略数字电路引起的干扰因素。但是，对使人忽略数字电路引起的干扰因素。但是，对于高速采样及信道切换等场合，即当电路处在于高速采样及信道切换等场合，即当电路处在高速开关状态时，就会形成较大的干扰。高速开关状态时，就会形成较大的干扰。7.1 干扰的分类干扰的分类例如，例如，TTL门电路从导通状态门电路从导通状态5mA左右的电流左右的电流到截止状态到截止状态1mA的电流，转