[工学]第十三章 检测系统的抗干扰技术.pptVIP

第十三章 检测系统的抗干扰技术 本章学习干扰的来源及防护方法、自动检测系统中的电磁兼容原理及对策，学习掌握检测系统的抗干扰技术。 第一节 干扰源及防护 在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表示，它是指在信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率PN 之比，或有用信号电压US与噪声电压UN 之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为dB，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。 信噪比（S/N）的计算举例 在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音的平均电压为50mV， 50Hz干扰“嗡嗡”声的电压为0.5mV，求信噪比。 解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 又问：当S/N分别为20 dB、0 dB 、 -20 dB 时，说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？ 噪声源及干扰源 一、机械干扰 振动试验台 跌落试验 二、湿度及化学干扰 当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部，降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产生原电池电化学干扰电压；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。 某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，必须采取以下措施来加以保护：浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。 仪器设备的防潮试验 仪器设备的防潮试验（续） 三、热干扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）、接触热电势干扰、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐压等级降低等。 克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强散热、采用热屏蔽等。 散热实例 四、固有噪声干扰 在电路中，电子元件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称为固有噪声。最重要的固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和接触噪声等。固有噪声可以从喇叭或耳机中反映出来，但更多的时候是反映在输出电压的无规律跳变上。 五、电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在工频输电线附近也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这些干扰源功率强大，要消除他们的影响较为困难，必须采取多种措施来防护。 作业p273：2、4 休 息 一 下 第二节 检测技术中的电磁兼容原理 一、电磁兼容（EMC）概念 我国从２０世纪80年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气设备必须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不合格产品。通俗地说，电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且还不允许产生超过规定的电磁干扰 。 二、电磁干扰的来源 电磁干扰源分为两大类：自然界干扰源和人为干扰源，后者是检测系统的主要干扰源。 1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。后者的能量频谱主要集中在30MHz以下，对检测系统的影响较大。 2.人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干扰源。 自然界干扰源和人为干扰源 X光机产生大功率 高频干扰 自然界干扰源和人为干扰源（续） 雷达会产生大功率高频干扰 电吹风机干扰电视机的演示 电吹风机产生的电磁波干扰以两种途径到达电视机：一是通过共用的电源插座，二是以空间电磁场传输的方式由电视机的天线接收。应设法切断这些干扰途径。 路和场的干扰 路的干扰必须在干扰源和被干扰对象之间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引入的干扰 ；场的干扰不需要沿着电路传输，而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如电焊机电缆上的强电流对信