9.2检测系统的抗干扰技术（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目九 检测系统与无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 目 录 1 任务一 检测系统 2 任务二 检测系统的抗干扰技术 3 任务三 无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 学习目标 掌握检测系统的组成和系统的工作原理。 了解并掌握系统各部分的作用和工作原理。 了解干扰的种类和来源。 了解抗干扰的措施。 了解无线传感器网络的概念和组成。 了解无线传感器网络的应用。 任务二 检测系统的抗干扰技术 一、干扰与噪声 噪声的产生和存在是不受接收者的影响、与有用信号无关而独立的。干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值，并和有用信号一起进入仪器并影响其正常工作时才形成干扰。噪声是干扰之因，干扰是噪声之果，是一个从量变到质变的过程。 干扰在满足一定条件时，可以消除。但噪声一般情况下，难以消除，只能减弱。 （一）干扰与噪声的区别 任务二 检测系统的抗干扰技术 一、干扰与噪声 1.噪声源 产生噪声信号的设备被称为噪声源，如变压器、电机、高压电线等产生了空中电磁信号。 2.传播途径 传播途径是指噪声源发出的信号的传播路径。 3. 接收载体 接收载体是指受影响的设备的某个环节，由于吸收了噪声信号，并转化为对系统的正常工作产生了影响。 （二）形成干扰的条件 任务二 检测系统的抗干扰技术 二、两种测量干扰 差模干扰是信号接收器的一个输入端子的电位相对另一个输入端子的电位发生变化，即干扰信号与有用信号叠加在一起。 常见的差模干扰有：外交变磁场对传感器的一端进行电磁耦合，外高压交变电场对传感器的一端进行漏电耦合等。 （一）差模干扰 任务二 检测系统的抗干扰技术 二、两种测量干扰 抗差模干扰的措施有：　 ①合理设计传感器结构并采用屏蔽措施，防止外界进入干扰和内部寄生耦合干扰。 ②信号传输采取抗干扰措施，针对具体情况可以采用双绞信号传输线、传感耦合端加滤波器、金属隔离屏蔽线等措施来消除差模干扰。 ③采用电流或数字量进行传送。 （一）差模干扰 任务二 检测系统的抗干扰技术 二、两种测量干扰 共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地点），在信号接收器的两个输入端子上同时出现的干扰。虽然它不直接影响测量结果，但是当信号接收器的输入电路参数不对称时将会引起测量误差。 （二）共模干扰 任务二 检测系统的抗干扰技术 二、两种测量干扰 抗共模干扰的措施有：　 ①对于由敏感元件组成桥路的传感器，为了减小供电电源所引起的共模干扰，可采用正负对称的电源供电，使电桥输出端形成的共模干扰电压接近于零。 ②测量电流采用输入端对称电路或用差分放大器来提高抑制共模干扰的能力。 ③采用合理的接地系统，减小共模干扰形成的干扰电流流入测量电路。 （二）共模干扰 任务二 检测系统的抗干扰技术 三、外部干扰的抑制 屏蔽就是用低电阻材料或磁性材料把元器件、传输导线和电路等包起来，以隔离内、外电磁场的相互干扰。屏蔽可分为三种，即电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。电场屏蔽主要用来防止元器件或电路间因分布电容耦合形成的干扰。磁场屏蔽主要用来消除元器件或电路间因磁场寄生耦合产生的干扰，磁场屏蔽的材料一般都选用高磁导系数的磁性材料。电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的干扰。 （一）屏蔽 任务二 检测系统的抗干扰技术 三、外部干扰的抑制 电子设备或传感器中的地指的是一个等电位点，它是电路的基准电位点，与基准电位点相连接，就是接地。 1.地线的种类 （1）保护地线 出于安全防护的目的将电子设备的外壳屏蔽层接地用的地线叫做保护地线。 （二）接地 任务二 检测系统的抗干扰技术 三、外部干扰的抑制 （2）信号地线 电子设备中的地线，除特别说明接大地外，一般都是指电信号的基准电位的信号地线。信号地线又分为模拟信号地线和数字信号地线两种。 （3）信号源地线 传感器可看作是测量设备的信号源，信号源地线是传感器本身的零信号电位基准公共线。由于传感器在现场，二次仪表在控制室内，因此两者接地要求是不同的。 （二）接地 任务二 检测系统的抗干扰技术 三、外部干扰的抑制 （4）负载地线 负载的电流一般较前级信号电流大很多，负载地线上的电流在地线中产生的干扰也大，因此对负载地线和信号地线有不同的要求。有时为了可靠工作，两种地线完全隔离，通过磁耦合和光耦合来传输信号。 （5）屏蔽层地线（机壳地线） 屏蔽层地线是为了防止静电干扰或电磁干扰而设置的地线。 （二）接地 任务二 检测系统的抗干扰技术 三、外部干扰的抑制 2.地线的处理 （1）强电地线与信号地线分开设置 强电地线是指电源地线、大功率负载地线等，它流过的电流大，在地线电阻上会产生毫伏级或伏级电压降。若这种地线与信号