传感器与自动检测技术第6章检测系统抗干扰技术.ppt

第6章 检测系统抗干扰技术 第6章 检测系统抗干扰技术 图6.7采用光电耦合器隔离的方法 6.3.4 布线抗干扰措施 在检测系统中，印制板上电力线、信号线等线路的布局、板上器件空余管脚安排、测试设备与仪器仪表的信号传输线的连接等，都是实际应用中要考虑的问题。 （1）走线原则 在长线传输中，为了防止窜扰，行之有效的办法是采用交叉走线法。长线传送时，应遵循功率线、载流线和信号线要分开，电位线和脉冲线分开的原则。在传送0～50mv的小信号时，更应该如此。 电力电缆最好用屏蔽电缆，并且单独走线，与信号线不能平行，更不能将电力线与信号线装在同一电缆中。 （2）元器件空余输入端的处理 电路设计中常常会出现器件管脚空余的现象，一般不能将这些管脚随意处置，特别是元器件空余输入端，处理不好往往可能造成较大的干扰输入，所以应采取一定的处理方法，以降低干扰。实践中常采取如下方法： 把空余的输入端与使用输入端并联。这种方法简单易行，但增加了前级电路的输出负担； 把空余的输入端通过一个电阻接高电平。这种方法适用于慢速、多干扰的场合； 把空余的输入端悬空，用一反相器接地。这种方法适用于要求严格的场合，但多用了一个组件。 （3）数字电路的抗干扰措施 每一块数字电路组件上，都有高频去耦电容，一般为0.01～0.02μF。在布局上这些电容应充分靠近集成块，并且不应集中在印刷板上每一端。每块印刷板上的电源输入端也应加10～100μF的去耦电容。直流配电线的引出端也应尽可能地做成低阻抗传输线的形式。 所有装有大量逻辑电路的印制板，都必须有良好的接地。实际设计中，这个地可以是低阻泄流排，或者是印制板上大面积的铜箔作接地，其接地面积应占印制板面积的60％以上。 在检查印制板的接地时要注意是否接触良好、可靠。 6.3.5 软件抗干扰措施 干扰不仅影响检测系统的硬件，而且对其软件系统也会形成破坏。软件的抗干扰设计对计算机检测系统是至关重要的。 实际的工程应用中，仅采用硬件措施往往满足不了需要，所以应该寻求软件方法。 在软件方法中已有不少有效的措施，如数字滤波、选频和相关处理等，这些软件处理程序可以方便地提取淹没在噪声中的有用信号。 设计实践证明：软件抗干扰不仅效果好，而且降低了产品成本。 在系统运行速度和内存容量许可的条件下、应尽量采用软件抗干扰设计。 * 6.1 干扰的分类 6.2 干扰的引入 6.3 干扰的抑制方法 测量过程中常会遇到各种各样的干扰，不仅能造成逻辑关系混乱，使系统测量和控制失灵，以致降低产品的质量，甚至造成系统无法正常工作，造成损坏和事故。尤其是电子装置的小型化、集成化、数字化和智能化的广泛应用和迅速发展，有效地排除和抑制各种干扰，已是必需考虑并解决的问题。而提高检测系统抗干扰能力，首先应分析干扰产生的原因、干扰的引入方式及途径，才可有针对性地解决系统抗干扰问题。 6.1 干扰的分类 干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干扰源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰分为内部干扰和外部干扰。 6.1.1 外部干扰 外部干扰就是指那些与系统结构无关，由使用条件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自于自然界的干扰以及周围电气设备的干扰。 自然干扰主要有地球大气放电(如雷电)、宇宙干扰(如太阳产生的无线电辐射)、地球大气辐射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电放电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊机等电气设备产生的放电干扰。 自然干扰主要来自天空，以电磁感应的方式通过系统的壳体、导线、敏感器件等形成接收电路，造成对系统的干扰。尤其对通讯设备、导航设备有较大影响。 在检测装置中，半导体元器件均应封装在不透光的壳体内。对于具有光敏作用的元器件，尤其要注意光的屏蔽问题。 各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供电电源对测量装置和微型计算机产生影响。 大电流输电线周围所产生的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪表也会产生干扰。 地磁场的影响及来自电源的高频干扰也可视为外部干扰。 6.1.2 内部干扰 内部干扰是指系统内部的各种元器件、信道、负载、电源等引起的各种干扰。计算机检测系统重常见的信号通道干扰、电源电路干扰和数字电路干扰。 （1）信号通道干扰 计算机检测系统的信号采集、数据处理与执行机构的控制等，都离不开信号通道的构建与优化。在进