第10章 检测系统的抗干扰技术（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（西安电子科大版）

第10章 检测系统的抗干扰技术 10.1 干扰的来源及传播途径 10.2 常用的抗干扰技术 1 本章提要 检测系统的工作环境往往比较复杂和恶本章通过对干扰的来源及传播途径的分析，重点阐述了检测系统中，常用的接地技术、屏蔽技术、长线干扰的抑制技术、共模和差模干扰的抑制技术、电源系统的抗干扰技术和印刷电路板抗干扰技术等硬件抗干扰技术。 10.1 干扰的来源及传播途径 干扰:就是内部或外部噪声对有用信号的不良作用。 噪声:是指电路或系统中出现的非期望的电信号。 10.1.1 噪声源 1. 放电噪声 ① 电晕放电噪声 ② 放电管（如日光灯、霓虹灯）放电噪声 ③ 火花放电噪声 2. 电气干扰源 ① 工频干扰 ② 射频干扰 ③ 电子开关 3. 固有噪声源 ① 热噪声 ② 散粒噪声 ③ 接触噪声 10.1.2 噪声干扰的传播途径 1．静电耦合（电容性耦合） 静电耦合是由于两个电路之间存在寄生电容，产生静电效应而引起的干扰 图10-1 静电耦合示意图 2．电磁耦合（电感性耦合） 电磁耦合是由于两个电路间存在互感而产生的 图10-2 电磁耦合示意图 3．漏电流耦合（电阻性耦合） 漏电流耦合是由于检测系统内部的电路绝缘不良，而出现的漏电流引起的电阻耦合产生的干扰 图10-3 漏电流耦合示意图 A、B为检测系统中的两段电路，Rm为两段电路之间的漏电阻，R0为电路B的等效阻抗，Ui为干扰电压。 4．共阻抗耦合 共阻抗耦合是指两个或两个以上电路有公共阻抗时，一个电路中的电流变化在公共阻抗上产生的电压。 （1）电源内阻抗的耦合干扰 图10-4 电源内阻抗耦合示意图 （2）公共地线耦合干扰 图10-5 公共地线耦合示意图 （3）输出阻抗耦合干扰 图10-6 输出阻抗耦合示意图 10.1.3 噪声干扰的模式 1．差模干扰 差模干扰又称串模干扰、正态干扰、常态干扰、横向干扰等. （a） 差模干扰模式示意图 （b）引起差模干扰实例 图10-7 差模干扰 2．共模干扰 共模干扰又称纵向干扰、对地干扰、同相干扰、共态干扰等，它是相对于公共的电位基准点（通常为接地点），在检测仪器的两个输入端子上同时出现的干扰。 （a） 共模干扰模式示意图 （b）地电位差引起的共模干扰 （c）漏电阻引起的共模干扰（d）杂散电容引起的共模干扰 图10-8 共模干扰 10.1.4 抑制干扰的基本原则 抗干扰:是指把窜入检测系统的干扰衰减到一定的强度以内，保证系统能够正常工作或者达到要求的测量精度。 抑制干扰有三个基本原则： 第一，消除干扰源； 第二，远离干扰源； 第三，防止干扰窜入。 10.2 常用的抗干扰技术 10.2.1 接地技术 “地”是电路或系统中为各个信号提供参考电位的一个等电位点或等电位面， 所谓“接地”就是将某点与一个等电位点或等电位面之间用低电阻导体连接起来，构成一个基准电位。 一般来讲检测装置电路接地是为了如下目的：安全；对信号电压有一个基准电位；静电屏蔽的需要。 1. 接地的基本概念 （1）检测系统中的地线种类 ① 信号地。在检测系统中，原始信号是用传感器从被测对象获取的，信号（源）地是指传感器本身的零电位基准线。 ② 模拟地。模拟信号的参考点，所有组件或电路的模拟地最终都归结到供给模拟电路电流的直流电源的参考点上。 ③ 数字地。数字信号的参考点，所有组件或电路的数字地最终都与供给数字电路电流的直流电源的参考点相连。 ④ 负载地。是指大功率负载或感性负载的地线。当这类负载被切换时，它的地电流中会出现很大的瞬态分量，对低电平的模拟电路乃至数字电路都会产生严重干扰，通常把这类负载的地线称为噪声地。 ⑤ 系统地。为避免地线公共阻抗的有害耦合，模拟地、数字地、负载地应严格分开。并且要最后汇合在一点，以建立整个系统的统一参考电位，该点称为系统地。系统或设备的机壳上的某一点通常与系统地相连接，供给系统各个环节的直流稳压或非稳压电源的参考点也都接在系统地上。 （2）共地和浮地 如果系统地与大地绝缘，则该系统称为浮地系统。浮地系统的系统地不一定是零电位。 如果把系统地与大地相连，则该系统称为共地系统，共地系统的系统地与大地电位相同。 （3）单点接地与多点接地 1）单点接地。 单点接地有串联单点接地和并联单点接地两种形式。两个或两个以上的电路共用一段地线的接地方法称为串联单点接地 图10-9 串联单点接地等效电路 串联接地通常用来联接地电流较小且相差不太大的电路。 这种方式不能用于高频信号系统 图10-10 并联单点接地等效电路 2）多点接地方式。 图10-11 多点接地等效电路 2．检测系统接地技术 （1）输入信号回路的接地技术 1）一点接地。 Us Rs （a） UG 干扰磁场 （c）