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GP Technology Endevco TP270 冠标科技有限公司 技术论文 压力传感器系统中噪声的抑制与防止 Jon Wilson 由地回路和静电场、电磁场感应产生噪声的问题是冲击、振动测量系统中普遍存 在的。本文评述了产生噪音的的机理，以及为抑制和防止噪声而建议采取的措施。 电容耦合噪声 两导体间存在着变化的静电场（电位差）时，则通过某些杂散电容 耦合产生噪声就成为压电传感器系统中的主要噪声源。例如电接头的两根针就相当于 电容的两个极板，安装绝缘子就相当于电介质。如果屏蔽不好它就很容易引入噪声。 磁场耦合噪声 几乎在所有的测量系统中信号通道附近的变化磁场都会构成噪声 源。在上述两针中的一根针通有交流电流时则在它周围就存在着磁场，则它就会在通 有信号的另一根针中引入噪声。 电流耦合噪声 在信号电流与它的电流应用公共通路时也会构成主要的噪声源，在 此通路中的任何阻抗都会形成非信号电流，从而在洗好电流中引入噪声。例如一个导 体在同时既作为传感器信号通道的低端，又作为另外一个交流激励源的低端时，则其 公共电阻就会使信号出现交流分量。 对电容噪声的屏蔽 因为电荷放大器具有许多的优点，所以在振动测量系统中被广 泛的采用。但因为他们直接响应电荷输入量，所以对静电耦合式非常敏感度的。现在 让我们考虑图1 所示的典型的压电振动测量系统的方框图。 图1、杂散电容C1 将静电电压e1 耦合到测量系统中，从而导致静电噪声 GP Technology Endevco TP270 冠标科技有限公司 技术论文 假定传感器的灵敏度为 10PC/g，要测的振级约为1g。假定存在100V 的交流静电 压（e ）（这是典型值）。电荷放大器测量其输入端的总电荷，在此情况下为： 1 Q=Qa×g+e ×C 1 1 =10PC/g×1g+100V×C1 =10PC+100×C PC 1 此处C 为干扰源和电荷放大器输入端之间的电容，单位为PF。 1 上述方程说明仅有0.01PF 的耦合电容就将给测量系统带来10%的误差。为能保证 剔除这种静电电压，在任何情况下信号线都必须是屏蔽线，并用屏蔽连接的办法接到 放大器的公共输入端。 对磁耦合的屏蔽：一般说来屏蔽磁场比屏蔽静电场困难。测试工程师必须认真对 待这一问题，以保证仪器和电缆不要放在电源变压器、螺线管或电机的附近。为说清 楚这一问题，请参阅图2 图2 载有电流的电缆（a）或能使信号电缆感应噪声的电机（b）会导致电磁噪声 电路（a）中画出了通有电流的i 的一根导线，它位于输入信号线的旁边。磁力线 感应产生电压e1 和e2，其极性如图所示（在一种特定情况下）。电压的幅度为： e =d/dt(N φ )；e =d/dt(N φ ) d/dt=随时间的变化率 1 1 1 2 2 2 N=耦合匝数（一般等于1，在信号导线打成圈时比1 大） φ =与导线耦合的磁力线数（它是电流幅度i，靠近导体的程度，长度和磁屏蔽效 GP Technology Endevco TP270 冠标科技有限公司 技术论文 应的函数）。 如果电压e1 和 e2 完全相等，则不会产生误差信号，但这种情况很少碰到。通常 这两个电压是不等的，其差值就被引入测量信号中。因为高频电压的变化率大，所以 引入的电压也大。 在容易产生感应的区域内将电缆拉直，而且不要打圈，这样会减少引入的电压。 将载有电流的导线往返两股紧紧地绞合在一起时可大大地减低这种影响。这是因为靠 的很近的正反两个电磁场互相抵消的缘故，这相当于减少了总的φ 值。同样地在传感 器附近放一个远距离传输用电荷转换器，在转换器与放大器之间应用双股绞合电缆也 可以减少感应引入的电压的幅度。经放大的输出信号也可以减少感应电压的影响。它 可以减小静电耦合，所以使用这种仪器是有好处的，但又因为它们的最大输入信号是 有限的，所以有可能降低了信噪比。 电流耦合的隔离