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傳感器檢測環(huán)節(jié)的五大常用抗干擾技術詳解

日期: 2018-02-05
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隨著現(xiàn)代科技的進步,生產(chǎn)自動化水平也不斷提高。工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用各種傳感器及自動檢測裝置來監(jiān)視生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),有的還需要計算機來控制生產(chǎn)的全過程。這樣的系統(tǒng)中,一般需要數(shù)百個不同的傳感器將各種不同的非電參量轉換成電量,供計算機處理。但由于生產(chǎn)現(xiàn)場往往存在大量的電和磁的干擾源,它們可能會破壞傳感器、計算機乃至整個檢測系統(tǒng)的正常工作,因此抗干擾技術是傳感器檢測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),對于從事自動檢測工作的人來說,了解抗干擾技術是非常必要的。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗干擾技術。


一、屏蔽技術

利用金屬材料制成容器。將需要保護的電路包在其中,可以有效防止電場或磁場的干擾,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

根據(jù)電磁學原理,置于靜電場中的密閉空心導體內部無電場線,其內部各點等電位。用這個原理,以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料,制作密閉的金屬容器,并與地線連接,把需要保護的電路置入其中,使外部干擾電場不影響其內部電路,反過來,內部電路產(chǎn)生的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。

電磁屏蔽

對于高頻干擾磁場,利用電渦流原理,使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內產(chǎn)生電渦流,消耗干擾磁場的能量,渦流磁場抵消高頻干擾磁場,從而使被保護電路免受高頻電磁場的影響,這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。

低頻磁屏蔽

干擾如為低頻磁場,這時的電渦流現(xiàn)象不太明顯,只用上述方法抗干擾效果并不太好,因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層,以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內部;使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響,這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。

二、接地技術

接地技術是抑制干擾的有效技術之一,是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾,同時可提高測試系統(tǒng)的可靠性,減少系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾因素。接地的目的有兩個:安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。

保護接地

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10Ω以下。

屏蔽接地

屏蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路,以防干擾測量裝置。接地電阻應小于0.02Ω 。

信號接地

信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線,它本身可能與大地是絕緣的。信號地線又分為模擬信號地線和數(shù)字信號地線,模擬信號一般較弱,故對地線要求較高;數(shù)字信號一般較強,故對地線要求可低一些。

三、濾波技術

濾波器是抑制交流串模干擾的有效手段之一。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。

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濾波器將會對串模干擾有較好的抑制效果。但應該一提的是,Rc濾波器是以犧牲系統(tǒng)響應速度為代價來減少串模干擾的。

交流電源濾波器

電源網(wǎng)絡吸收了各種高、低頻噪聲,對此常用Lc濾波器來抑制混入電源的噪聲。

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干擾,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。

四、光電耦合技術

光電耦合器是一種電—光—電的耦合器件,它由發(fā)光二極管和光電三極管封裝組成,其輸入與輸出在電氣上是絕緣的,因此這種器件除了用于做光電控制以外,現(xiàn)在被越來越多的用于提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力。當有驅動電流流過光藕合器中的發(fā)光二極管,光電三極管受光飽和,其發(fā)射極輸出高電平,從而達到信號傳輸?shù)哪康?,這樣即使輸入回路有干擾;只要它在門限之內,就不會對輸出造成影響。

五、脈沖電路中的嗓聲抑制

若在脈沖電路中存在干擾噪聲。可以將輸入脈沖微分后再積分,然后設置一定幅度的門限電壓,使得小于該門限電壓的信號被濾除。

對于模擬信號可以先用A/D轉換。再用這種方法濾除噪聲。

我們在使用這些抗干擾技術時要根據(jù)實際情況迸行選擇。切不可盲目使用,否則不但達不到抗干擾的目的,可能還會有其他不良影響。



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