专题十七 抗干扰技术（教案）-浙江省职教高考《传感器及应用》第2版-讲练测

专题十七：抗干扰技术（讲义）-《传感器及应用》第2版 专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解干扰的来源与途径：解释电磁干扰的不同来源，并了解不同的干扰途径。 2. 了解信号与噪声之间的比例关系，并明白信噪比对电磁兼容性的重要性。他们需要知道如何计算信噪比，并了解信噪比与系统性能之间的关系。 3. 了解电磁干扰通过哪些途径进入系统，如辐射、传导和耦合，并能够举例说明每种途径可能产生的干扰源。 4. 理解抑制电磁干扰的基本措施，熟悉抑制电磁干扰的基本方法，如使用滤波器、隔离器和抑制器等。理解这些措施如何帮助减少电磁干扰对系统的影响。 5. 了解屏蔽技术、接地技术以及其他一些抗电磁干扰技术的基本原理和应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.干扰的来源 1）机械的干扰 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 2）热的干扰 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。 3）光的干扰 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。 4）湿度变化的影响 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。 5）化学的干扰 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 6）电和磁的干扰 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。 7）射线辐射的干扰 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。 2.信噪比与电磁兼容性 1)信噪比 ：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。信噪比越大，表示噪声对测量结果的影响越小，在测量过程中应尽量提高信噪比。 2) 电磁兼容性 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。 3.电磁干扰的途径 电磁干扰的途径有“路”和“场”两种形式。凡噪声源通过电路的形式作用于被干扰对象的，都属于“路”的干扰，如通过漏电流、共阻抗耦合等引入的干扰；凡噪声源通过电场、磁场的形式作用于被干扰对象的，都属于“场”的干扰，如通过分布电容、分布互感等引入的干扰。 1）通过“路”的干扰 (1)漏电流耦合形成的干扰:它是由于绝缘不良，由流经绝缘电阻的漏电流所起的噪声干扰 (2)传导耦合形成的干扰 噪声经导线耦合到电路中去是最明显的干扰现象。当导线经过具有噪声的环境时，即拾取噪声，并经导线传送到电路而造成干扰。传导耦合的主要现象是噪声经电源线传到电路中来。 (3)共阻抗耦合形成的干扰 共阻抗耦合是由于两个电路共有阻抗，当一个电路中有电流流过时，通过共有阻抗便在另一个电路上产生干扰电压 2）通过“场”的干扰 (1)静电耦合形成的干扰 电场耦合实质上是电容性耦合，它是由于两个电路之间存在寄生电容，从而使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。 (2)电磁耦合形成的干扰 电磁耦合又称互感耦合，它是由于在两个电路之间存在互感，一个电路的电流变化，通过磁交链会影响到另一个电路。 (3)辐射电磁场耦合形成的干扰:辐射电磁场通常来源于大功率高频电气设备、广播发射台、电视发射台等。 4.抑制电磁干扰的基本措施 1）消除或抑制干扰源 2）破坏干扰途径 ① 对于以“路”的形式进入的干扰，可以采取提高绝缘性能的办法来抑制漏电流干扰； ② 对于以“场”的形式进入的干扰，一般采取各种屏蔽措施。 3）削弱接收电路对干扰信号的敏感性 5.屏蔽技术 利用金属材料制成容器，将需要防护的电路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰，此种方法称为屏蔽。屏蔽可以分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等几种。 1) 静电屏蔽 静电屏蔽指以铜或铝等导电性良好的金属为材料，制作封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力线不影响其内部的电路，反过来，内部电路产生的电力线也无法去影响外电路。 2)电磁屏蔽 电磁屏蔽也是采用导电性良好的金属材料作屏蔽罩，利用电涡流原理，使高频千扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量，并利用涡流磁场抵消高频干扰磁场，从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频电磁场的影响。 3)低频磁屏蔽 在低频磁