6.1 干扰的来源与途径（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

6.1 干扰的来源与途径 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握干扰的来源与途径。 能力目标 理解和运用干扰的来源、信噪比与电磁兼容性和电磁干扰的途径等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组总结电磁干扰的途径。 新知学习 一 、干扰的来源 根据产生干扰的物理原因，干扰有如下几种来源： 2. 热的干扰 在传感器装置中人们广泛使用着各种半导体器件，但半导体材料在光线的作用下会激发出 电子空穴对，使半导体元器件产生电势或引起阻值的变化，从而影响检测系统的正常工作。因 此，半导体元器件应封装在不透光的壳体内，对于具有光敏作用的元件，尤其应注意光的屏蔽 问题。 3. 光的干扰 机械的干扰是指由于机械振动或冲击，使传感器装置中的元件发生振动、变形，使连接导 线发生位移，使指针发生抖动，这些都将影响其正常工作。声波的干扰类似于机械振动，从效 果上看也可以列入这一类中。对于机械的干扰主要是采用隔振措施来解决，例如应用隔振弹簧 或减振橡皮垫等。 1. 机械的干扰 在工作时传感器系统产生的热量所引起的温度波动和环境温度的变化等都会引起检测电路 元器件参数发生变化，或产生附加的热电动势等，从而影响传感器系统的正常工作。对于热的 干扰，工程上通常采用热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿元件等方法进行抑制。 新知学习 一 、干扰的来源 根据产生干扰的物理原因，干扰有如下几种来源： 5. 化学的干扰 射线会使气体电离，半导体内会激发电子空穴对，金属逸出电子等，因而用于原子能、核 装置等领域内的传感器系统，尤其要注意射线辐射对传感器系统的干扰。 7. 射线辐射的干扰 电和磁可以通过电路和磁路对传感器系统产生干扰作用，电场和磁场的变化也会在有关电 路中感应出干扰电压，从而影响传感器系统的正常工作。这种电和磁的干扰对于传感器系统来 说是最为普遍和影响最严重的干扰，因此必须认真对待。 6. 电和磁的干扰 湿度增加会使元器件的绝缘电阻下降，漏电流增加，高值电阻的阻值下降，电介质的介电 常数增加，吸潮的线圈骨架膨胀等。这必然会影响传感器系统的正常工作，尤其是在南方潮湿 地区、船舶及锅炉等地方，更应注意密封防潮措施。例如，电气元件和印制电路板的浸漆、环氧树脂封灌和硅橡胶封灌等均是强有力的防湿措施。 4.湿度变化的影响 化学物品，如酸碱盐及腐蚀性气体等，会通过化学腐蚀作用腐蚀电气元件、损坏传感器装 置，产生电化学噪声。因此，良好的密封和注意清洁是十分必要的。 新知学习 二 、信噪比与电磁兼容性 各种干扰在传感器系统的输出端往往反映为一些与检测量无关的电信号，这些无用的信号 称为噪声。当噪声电压使检测电路无法正常工作时，该噪声电压就称为干扰电压。 1. 信噪比 新知学习 二 、信噪比与电磁兼容性 在测量过程中，人们不希望有噪声，但是人们也无法完全排除噪声，实际上只能要求噪声 尽可能小些。究竟允许多大的噪声存在，则必须与有用信号联系在一起考虑。显然，有用信号 很强时，则可以允许有较大的噪声；有用信号很弱时，则允许的噪声必须很小。于是，很自然 就产生了“信噪比”这一概念。 1. 信噪比 新知学习 二 、信噪比与电磁兼容性 信噪比 S/N 指的是在信号通道中有用信号成分与噪声成分之比。它表示噪声对有用信号 影响的大小。设有用信号功率为Ps, 有用信号电压为 Us, 噪声功率为 P, 噪声电压为 U 则用分贝 (dB) 表示的信噪比为 1. 信噪比 新知学习 随着科学技术、生产力的发展，高频、宽带、大功率的电气设备几乎遍布地球的所有角 落，随之而来的电磁干扰也越来越严重地影响检测系统的正常工作。在前述干扰源中电磁干扰 是最普遍和最难解决的干扰因素。 2. 电磁兼容性 二 、信噪比与电磁兼容性 新知学习 所谓电磁兼容，是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照原设计要求而正常工作的 能力，而且也不向处于同一环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰信号。通俗地说，电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且还不允许产生超过规 定的电磁干扰信号。 2. 电磁兼容性 二 、信噪比与电磁兼容性 新知学习 电磁干扰源可分为自然界干扰源和人为干扰源。自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射 电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的雷电噪声等。人为干扰源又分为有意发射干扰源和无 意发射干扰源。前者如广播、电视、通信雷达和导航等无线电设备，后者是各种工业、交通、 医疗、家电、办公设备在完成自身任务的同时，附带产生的电磁能量辐射。 2. 电磁兼容性 二 、信噪比与电磁兼容性 新知学习 三 、电磁干扰的途径 1.