第9章检测工作装置干扰抑制.ppt

由于共模干扰只有转换成差模干扰才能对检测仪表产生干扰作用，所以共模干扰对测量系统的影响大小取决于共模干扰转换成差模干扰的大小。可以利用“共模干扰抑制比”值的大小来衡量测量系统对共模干扰的抑制能力。 共模干扰抑制比定义为作用于测量系统的共模干扰信号与使测量系统产生同样输出所需的差模信号之比。通常以对数形式表示为 式中 Ucm为作用于测量系统的共模干扰信号；Ucd为使测量系统产生同样输出所需的差模信号。 共模干扰抑制比也可定义为检测仪表的差模增益Kd与共模增益Kc之比，即 值越高，说明系统对共模干扰的抑制能力越强。 共模干扰是一种常见的干扰源，常采用的抑制共模干扰的方法有： ① 采用双端输入的差分放大器作为仪表输入通道的前置放大器，是抑制共模干扰的有效方法。设计比较完善的差分放大器，在不平衡电阻为1kΩ的条件下，共模抑制比CMRR可达100～160dB； ② 采用变压器或光耦合器把各种模拟负载与数字信号隔离开来，也就是把“模拟地”与“数字地”断开。被测信号通过变压器耦合或光电耦合获得通路，共模干扰由于不成回路而得到有效的抑制； ③ 可以采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。这是利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。 第三节 抑制干扰的措施 首先要发现干扰源，在干扰源处杜绝干扰是积极的措施。有些干扰，如自然干扰及某些现场环境干扰是不可避免的。这时，削弱干扰通道对干扰的耦合，以及提高接收电路的抗干扰能力就显得非常重要。 （1）消除干扰源 一般来说，电压或电流剧变的地方就是干扰源。如继电器通断、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。 消除和抑制干扰源的方法可采用低噪声电路、瞬态抑制电路和稳压电路等。所用器件尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件。器件选择不当可能产生新的干扰源。 （2）割断干扰耦合路径 对于以“电路”的形式侵入的干扰，可采取提高绝缘性能、改变接地形式及采用隔离变压器、光耦合器等措施切断干扰途径。采用退耦、滤波等手段也可引导干扰信号的转移。对于以“辐射”的形式侵入的干扰，一般采取各种屏蔽措施，如静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽等。 （3）提高接收电路的抗干扰能力 一般来说，高输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰；模拟电路比数字电路的抗干扰能力差；布局松散的电子装置比结构紧凑的易于接收干扰。为消弱电路对干扰的敏感性，可以采用滤波、选频、双绞线、对称电路和负反馈等措施。一个设计良好的检测装置应该具备对有用信号敏感、对干扰信号尽量不敏感的特性。 此外，还可采用软件抑制干扰。通过编入一定的程序进行信号处理和分析判断，达到抑制干扰的目的。 经常采用的措施有以下几种。 一、隔离 隔离有两种含义，即可靠的绝缘和合理地布线（考虑间距和走向）。 1. 隔离变压器 地环路干扰 变压器阻隔地环路 2.光电耦合 二、屏蔽 屏蔽技术主要是抑制电磁感应对检测装置的干扰，它是利用铜或铝等低阻材料或导磁性良好的铁磁性材料把元件、电路、组合件或传输线等包围起来以隔离内外电磁的相互干扰，屏蔽一般分为静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁屏蔽、驱动屏蔽。 光电耦合截断地环路 （1）静电屏蔽 静电屏蔽是根据静电学原理，即处于静电平衡状态下，导体内部各点等电位，故在导体内部无电力线。因此采用导电性能良好的金属作屏蔽盒，并将它接地，可使其内部的电力线不外传，同时也不使外部的电力线影响其内部。 （a）非屏蔽 （b）屏蔽 静电屏蔽的原理 静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。静电屏蔽时，可以在屏蔽导体上任意开缝，以防止涡流损耗。 静电屏蔽的典型应用之一，是在电源变压器的原边与副边绕组之间，插入一个梳齿形导体，并将其接地，可以防止两绕组之间的静电耦合。 （a）非接地情况 （b）接地情况 接地导线的静电屏蔽作用 （2）电磁屏蔽 电磁屏蔽主要防止交变电场的影响。其基本原理是采用导电良好的金属屏蔽罩、屏蔽盒等，将被保护的电路包围在其中，屏蔽体良好接地。利用高频电磁场对屏蔽金属的电磁感应作用，在屏蔽金属内产生涡流，用涡流产生的磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而得到屏蔽的效果。 电磁屏蔽的必要条件是在屏蔽导体内流过高频电流，而且电流必须在抵消干扰磁通的方向上。它主要用