表格模板-检测技术与智能仪表设计第五专题 精品.ppt

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1、2022-9-241检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术作为生产第一线的工程技术人员，经常会作为生产第一线的工程技术人员，经常会遇到测控系统受到干扰而不能正常工作的情遇到测控系统受到干扰而不能正常工作的情况。现在，况。现在，“干扰干扰”这个名词在某些场合常这个名词在某些场合常被被“骚扰骚扰”所代替。在这一章里，将给大家所代替。在这一章里，将给大家介绍几种常见的干扰，以及抗干扰的方法，介绍几种常见的干扰，以及抗干扰的方法，还要介绍几种行之有效的电磁兼容技术。还要介绍几种行之有效的电磁兼容技术。2022-9-242做一个电磁干扰的小实验做一个电磁干扰的小实验将一台质量不佳的将一台质量不佳的“电

2、子镇流器式台灯电子镇流器式台灯”靠近靠近示波器的探头，我们会发现示波器的显示屏上出示波器的探头，我们会发现示波器的显示屏上出现大量约宽度为数现大量约宽度为数s的尖峰波形。的尖峰波形。收音机了也会传出令人烦躁的收音机了也会传出令人烦躁的“吱吱吱吱”噪声。噪声。第一节第一节 噪声干扰及防护噪声干扰及防护 在测量过程中，往往会发现总是有一些无在测量过程中，往往会发现总是有一些无用的用的背景信号与被测信号叠加在一起背景信号与被测信号叠加在一起，称之为，称之为骚扰骚扰或或噪声噪声。如果骚扰引起设备或系统的性能。如果骚扰引起设备或系统的性能下降时，称之为下降时，称之为干扰干扰。 衡量噪声对有用信号的影响常

3、用衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比信噪比（S/N）来表示）来表示，它是指在信号通道中，它是指在信号通道中，有用信有用信号功率号功率PS与噪声功率与噪声功率PN 之比之比，或，或有用信号电压有用信号电压US与噪声电压与噪声电压UN 之比之比即：即： S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（）（dB） 信噪比信噪比（S/N）的）的计算举例计算举例在测量过程中在测量过程中应尽量提高信噪比应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。以减少噪声对测量结果的影响。 例：在扩音机输入端测得：例：在扩音机输入端测得：话筒输出的做报话筒输出的做报告者声音的平均电压为告者声音的

4、平均电压为50mV， 50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声的电压为声的电压为0.5mV，求信噪比求信噪比。 解解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 又问：当又问：当S/N分别为分别为20 dB、0 dB 、 -20 dB 时，说明时，说明做报告者声音与干扰声音之间做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系各为什么关系？噪声源及干扰源噪声源及干扰源 一、机械骚扰一、机械骚扰 机械振动或冲击使电机械振动或冲击使电子检测装置中的元件发生子检测装置中的元件发生振动，改变了系统的电气振动，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆参数，造成可逆或不可逆的影响。的影响。 对机械对机械骚扰骚扰，可选用

5、，可选用专用减振弹簧专用减振弹簧- -橡胶垫脚橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低或吸振橡胶海绵垫来降低系统的谐振频率，吸收振系统的谐振频率，吸收振动的能量，动的能量， 从而减小系从而减小系统的振幅。统的振幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧振动试验台振动试验台 频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节 将被测仪器（如图中的电子天平）固定在将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化。规定振幅下，产品指标是否变化。固定固定跌落试验跌落试验 产品在运产品在运输过程中常因输过程中常因为

6、遭受剧烈震为遭受剧烈震动或跌落而损动或跌落而损坏或性能变差，坏或性能变差，因此需要做抗因此需要做抗跌落试验和测跌落试验和测试。试。跌落试验机跌落试验机二、湿度及化学骚扰二、湿度及化学骚扰 当环境相对湿度增加时，物当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部，入材料内部，降低了绝缘强度，降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；造成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会产生原电池电化学干扰潮湿还会产生原电池电化学干扰电压电压。 某些化学物品如某些化学物品如酸、碱、盐、酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区的各种腐蚀性气体以及沿海地区的盐雾盐雾也会造成与潮

7、湿类似的漏电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腐蚀现象，必须采取以下措施来加以保护：加以保护：浸漆、密封、浸漆、密封、 定期通电加热驱潮定期通电加热驱潮等。等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验喷淋试验喷淋试验仪器设备的防潮试验（续）仪器设备的防潮试验（续）“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房（参考（参考江苏省计量测试技术研究所江苏省计量测试技术研究所资料）资料） 体积：体积：25m3 3 ，温度调节范围：（，温度调节范围：（-40+80）， 湿度调节范围：（湿度调节范围

8、：（3090）%RH 可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验交变湿热试验。三、热骚扰三、热骚扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度热量，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：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）元件参数的变化（温漂）、接触热电势干接触热电势干扰扰、元器件长期在高温下工作时，引起、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐寿命和耐压等级降低压等级降低等。等。 克服热干扰的防护措施有：克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿采取

9、软、硬件温度补偿措施措施，选用低功耗、低发热元件选用低功耗、低发热元件，提高元器件规提高元器件规格余量格余量，仪器的前置输入级远离发热元件仪器的前置输入级远离发热元件，加强加强散热、采用热屏蔽散热、采用热屏蔽等。等。 散热实例散热实例 散热风扇散热风扇四、固有噪声骚扰四、固有噪声骚扰 在电路中，在电路中，电子元电子元件本身产生的件本身产生的、具有随具有随机性机性、宽频带的噪声宽频带的噪声称称为为固有噪声固有噪声。最重要的最重要的固有噪声源是电阻热噪固有噪声源是电阻热噪声声、半导体散粒噪声和半导体散粒噪声和接触噪声接触噪声等。固有噪声等。固有噪声可以从喇叭或耳机中反可以从喇叭或耳机中反映出来，但

10、更多的时候映出来，但更多的时候是是反映在输出电压的无反映在输出电压的无规律跳变规律跳变上。上。 五、电、磁噪声骚扰五、电、磁噪声骚扰 电磁波可以电磁波可以通过电网通过电网以及以及直接辐射直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在置中。在工频输电线附近也存在强大的交工频输电线附近也存在强大的交变电场变电场，在，在强电流输电线附近存在干扰磁强电流输电线附近存在干扰磁场场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干，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们的影响较

11、为困难，必须采取多种措施来防护。防护。 第二节第二节 检测技术中的电磁兼容原理检测技术中的电磁兼容原理 一、电磁兼容（一、电磁兼容（EMCEMC）概念）概念 我国从世纪我国从世纪8080年代至今已制定了上百个年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准，强制要求绝大多数电气设电磁兼容的国家标准，强制要求绝大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，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

12、而且还不允许产生超过规定的电磁干扰 。 二、电磁干扰的来源二、电磁干扰的来源 电磁干扰源分为两大类：电磁干扰源分为两大类：自然界干扰自然界干扰源源和和人为干扰源人为干扰源，后者是检测系统的主要干，后者是检测系统的主要干扰源。扰源。 1.1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇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的天电噪声。后者的能量频谱主要集中在30MHz30MHz以下以下，对检测系统的影响较大。，对检测系统的影响较大。 2.2.人为干扰源又可分为人为干扰源又可分为有意发射干扰有意发射干扰源

13、源和和无意发射干扰无意发射干扰源。源。 自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰 闪电产生电磁场干扰闪电产生电磁场干扰自然界干扰源和人为干扰源（续）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雷达会产生大功率高频干扰 变电站会产生变电站会产生50Hz的高次的高次 谐波干扰以及谐波干扰以及电晕放电干扰电晕放电干扰电吹风机干扰电视机的演示电吹风机干扰电视机的演示 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干扰生的电磁波干扰以两种途径到达以两种途径到达电视机：一是电视机：一是通通过共用的电源插过共用的电源插座座，二是，二是以空间以空间电磁场传输的

14、方电磁场传输的方式由电视机的天式由电视机的天线接收线接收。 由电源配电由电源配电回路引入的回路引入的干扰干扰 交流供配电线路在工业现场的分布交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸相当于一个吸收各种干扰的网络收各种干扰的网络, , 以以电路传导的形式电路传导的形式传遍各处，传遍各处，经经检测装置的电源线进入仪器内部造成干扰检测装置的电源线进入仪器内部造成干扰。 电压突变电压突变和和交流电源波形畸变交流电源波形畸变使使工频的高次谐波工频的高次谐波 经电源线进入仪器的前级电路经电源线进入仪器的前级电路。 常见的大功率干扰有：常见的大功率干扰有：调压或逆变电路中的晶闸调压或逆变电路中的晶闸管引起的

15、大功率高次谐波干扰管引起的大功率高次谐波干扰、开关电源经电源线往开关电源经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。 由电焊引起的干扰由电焊引起的干扰 电焊机电缆产生强磁场干扰电焊机电缆产生强磁场干扰磁场交链磁场交链信号线信号线第二节第二节 电磁兼容技术电磁兼容技术 抗电磁干扰技术有时抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控制又称为电磁兼容控制技术技术。可采用。可采用破坏干扰途径破坏干扰途径和和削弱检测系统电削弱检测系统电路对干扰的敏感性路对干扰的敏感性等方法，常用的抗干扰措施等方法，常用的抗干扰措施有有屏蔽屏蔽、接地接地、浮置浮置、退耦退耦、滤波滤波、光电隔离光电隔离等

16、技术。等技术。 一、屏蔽技术一、屏蔽技术 利用利用金属材料制金属材料制成容器成容器，将需要防护将需要防护的电路包围在其中的电路包围在其中，可以防止电场或磁场可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为耦合干扰的方法称为屏蔽。屏蔽可分为屏蔽。屏蔽可分为静静电屏蔽电屏蔽、低频磁屏蔽低频磁屏蔽和和电磁屏蔽电磁屏蔽等几种。等几种。根据不同的对象，使根据不同的对象，使用不同的屏蔽方式。用不同的屏蔽方式。 未加屏蔽罩时，中频变未加屏蔽罩时，中频变压器线圈易受外界干扰。压器线圈易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器1.静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽是静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路干扰电场的电力场不影响其内部的电路。反。反之，之，内部电路产生的电力线也无法影响外电内部电路产生的电力线也无法影响外电路路。静电屏蔽的容器器壁上。静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔允许有较小的孔洞洞（作为引