SK計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介實(shí)用教案

1、第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第一節(jié) 系統(tǒng)的基本(jbn)組成1.1 系統(tǒng)(xtng)的基本組成：待測非電量傳感器信號(hào)(xnho)調(diào)理S/HA/D計(jì)算機(jī)D/A傳感器傳感器信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理多路模擬開關(guān)測量放大器顯示打印輸出數(shù)字鎖存數(shù)字量第1頁/共54頁第一頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第二節(jié) 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理：對(duì)輸入信號(hào)加以調(diào)理、變換和改善以提高(t go)測量的準(zhǔn)確度和滿足后繼設(shè)備的輸入要求。2.1 電橋連接與激勵(lì)目的：將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。方法：電橋連接。2.2 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償2.3 信號(hào)放大放大器的主要性能參數(shù)：增益、帶寬、輸入阻抗、零點(diǎn)漂移與增

2、益漂移以及共模抑制比。第2頁/共54頁第二頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第二節(jié) 信號(hào)調(diào)理差動(dòng)放大器：信號(hào)電壓是放大器兩個(gè)輸入端的差值。其特點(diǎn)是具有抑制共模(n m)電壓的能力。調(diào)制解調(diào)放大器：將輸入信號(hào)調(diào)制為交流而進(jìn)行交流放大然后再解調(diào)恢復(fù)為直流信號(hào)。其特點(diǎn)是可消除零點(diǎn)漂移。隔離放大器：采用隔離輸入變壓器和保護(hù)屏蔽技術(shù)。其特點(diǎn)是更進(jìn)一步提高共模(n m)抑制比。可編程增益放大器：通過程序設(shè)置，可根據(jù)輸入信號(hào)的幅度而改變?cè)鲆?。?頁/共54頁第三頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第二節(jié) 信號(hào)(xnho)調(diào)理自動(dòng)增益控制放大器：根據(jù)輸入信號(hào)的幅度，通過邏輯比較電

3、路來自動(dòng)選擇最佳增益。儀表放大器：由三個(gè)運(yùn)算放大器組成。其特點(diǎn)是具有高的開環(huán)增益、高輸入阻抗、高共模抑制(yzh)比、低失調(diào)電壓和溫度漂移。2.4 信號(hào)衰減方法：采用電阻分壓器2.5 低通濾波目的：平滑輸入信號(hào)，提高信噪比。第4頁/共54頁第四頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第三節(jié) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)3.1 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的類型與特點(diǎn)3.1.1 電磁式主要有：繼電器和干簧管。優(yōu)點(diǎn)：耐壓高、絕緣好、導(dǎo)通電阻小、漏電流小。缺點(diǎn)：機(jī)械觸點(diǎn)壽命短、速度低、體積大、耗電多適宜使用場合：低速的高壓(goy)大信號(hào)；低速的高精度小信號(hào)。第5頁/共54頁第五頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(z

4、dng)測量系統(tǒng)簡介第三節(jié) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)3.1.2 半導(dǎo)體式主要有：雙極晶體管、場效應(yīng)管和數(shù)據(jù)(shj)采集系統(tǒng) 多用的CMOS集成電路多路開關(guān)。優(yōu)點(diǎn)：速度快、壽命長、體積小、耗電??；缺點(diǎn)：耐壓低、導(dǎo)通電阻大、有一定的漏電流。適宜使用場合：高速數(shù)據(jù)(shj)采集系統(tǒng)。第6頁/共54頁第六頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)(xtng)簡介第三節(jié) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)3.2 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)( jigu)形式3.2.1 單端式第7頁/共54頁第七頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第三節(jié) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)3.2.2 差動(dòng)式 第8頁/共54頁第八頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系

5、統(tǒng)簡介第四節(jié) 采樣(ci yn)保持器作用：通過邏輯控制電路使其處于“采樣”或“保持”狀態(tài)，以此滿足某些A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換時(shí)要求輸入信號(hào)保持不變或多個(gè)輸入通道要求采樣的時(shí)間和相位相同的需求。工作(gngzu)原理： 主要(zhyo)性能指標(biāo)：(1) 采集時(shí)間(2) 下跌率第9頁/共54頁第九頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)以四位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器為例：)2222(40312213DDDDII電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)輸出的總電流為：第10頁/共54頁第十頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)(xtng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)經(jīng)反相運(yùn)放，

6、可以實(shí)現(xiàn)電流(dinli)-電壓變換：)2222(403122130DDDDVRIuR)222(022110nnnRDDDVRIu 輸出(shch)電壓為：對(duì)于n位：四位DAC輸入/輸出關(guān)系第11頁/共54頁第十一頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)四位DAC的T形電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)：目的：解決(jiju)電阻制造工藝的困難。第12頁/共54頁第十二頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)主要參數(shù)：(1) 分辨率：輸出(shch)最小電壓與輸出(shch)最大電壓之比，該比值取決于DAC的位數(shù)。

7、四位DAC的分辨率為：12121521444RRVV有時(shí)也直接(zhji)用DAC的位數(shù)表示分辨率，如8位、12位等。第13頁/共54頁第十三頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)(2) 線性度通常用非線性誤差(wch)的大小表示DAC的線性度。產(chǎn)生偏離的主要原因(yunyn)：模擬開關(guān)導(dǎo)通壓降及電阻網(wǎng)絡(luò)各電阻值R不盡相等等。第14頁/共54頁第十四頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第五節(jié) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)(3) 輸出電壓(或電流)的建立時(shí)間定義：從輸入(shr)數(shù)字信號(hào)起到輸出電壓(或電流)達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。電

8、流型DAC：建立時(shí)間相當(dāng)快，一般不超過1s；電壓型DAC：建立時(shí)間主要取決于運(yùn)算放大器所需的時(shí)間。 除以上主要參數(shù)外，還有精度、溫度系數(shù)等，使用時(shí)可查閱有關(guān)手冊(cè)。第15頁/共54頁第十五頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)6.1 逐次(zh c)逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器第16頁/共54頁第十六頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)(xtng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)設(shè)輸入模擬量為UX，其逼近(bjn)過程見下表和圖： 第17頁/共54頁第十七頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)2111

9、10ttRtxdtVRCdtVRCRxVVNN/ )(126.2 雙積分(jfn)型ADC優(yōu)點(diǎn)：分辨率高缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換(zhunhun)速度低第18頁/共54頁第十八頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)特點(diǎn)(tdin)：轉(zhuǎn)換速度快6.3 并行(bngxng)ADC第19頁/共54頁第十九頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)6.4 主要參數(shù)(1) 分辨率 用輸出數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)表示，如8位、10位、12位等。它反映模/數(shù)轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量最小值。位數(shù)越多，分辯率越高。(2) 轉(zhuǎn)換速度 完成一次

10、模/數(shù)轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。一般是從接到轉(zhuǎn)換信號(hào)開始，到輸出穩(wěn)定(wndng)的數(shù)字量為止所需的時(shí)間，通常在幾十微秒左右。 第20頁/共54頁第二十頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第六節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(3) 相對(duì)精度 實(shí)際輸出的數(shù)字量與理想轉(zhuǎn)換特性之間的最大偏差(pinch)。 除以上主要參數(shù)外，還有電壓范圍、溫度系數(shù)、功耗等，使用時(shí)可查閱有關(guān)手冊(cè)。6.5 .模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇 根據(jù)傳感器、放大器、采樣保持器等環(huán)節(jié)的性能指標(biāo)，確定ADC的各項(xiàng)指標(biāo)，要通盤考慮。 第21頁/共54頁第二十一頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第七節(jié) 計(jì)算機(jī)7.1

11、連接方式(1) 外總線系統(tǒng)接口：RS232、RS422、IEEE488等。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以靠近現(xiàn)場，而遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)，能配置成任何規(guī)模的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集設(shè)備有自己的為處理器，有助于遠(yuǎn)程作業(yè)和減輕主計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，便于構(gòu)成分布式系統(tǒng)。(2) 內(nèi)總線系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)的各個(gè)組件不需獨(dú)立的機(jī)箱和電源，可以直接(zhji)裝在主計(jì)算機(jī)機(jī)箱里，從而縮小了系統(tǒng)體積，降低了成本，提高了速度。但規(guī)模不可能很大。第22頁/共54頁第二十二頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)(xtng)簡介第七節(jié) 計(jì)算機(jī)7.2 作用控制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換、啟動(dòng)A/D、D/A等輸入輸出設(shè)備、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其中數(shù)據(jù)處理軟件的主要任務(wù)是

12、：對(duì)輸入信息進(jìn)行系統(tǒng)整定，恢復(fù)原來的物理形式；采用各種數(shù)學(xué)方法最大限度的消除混入信號(hào)的噪聲與干擾；對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行某些加工變換、或在有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)間進(jìn)行相互運(yùn)算，從而得到能表達(dá)該數(shù)據(jù)內(nèi)在特征的二次數(shù)據(jù)；將計(jì)算機(jī)的輸出用于控制機(jī)構(gòu)( jgu)可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。第23頁/共54頁第二十三頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)(shj)采集系統(tǒng)8.1自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 (1) 各個(gè)輸入信號(hào)(xnho)共享測量放大器和A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用場合：輸入量緩慢變化及傳感器輸出(shch)電壓較高的場合第24頁/共54頁第二十四頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin j

13、i)第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2) 每個(gè)輸入信號(hào)有一個(gè)測量放大器，共享A/D轉(zhuǎn)換(zhunhun)器的結(jié)構(gòu)配置應(yīng)用(yngyng)場合：對(duì)多路模擬開關(guān)的精度要求不高。第25頁/共54頁第二十五頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3) 每個(gè)輸入信號(hào)有一個(gè)測量放大器和一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)( jigu)配置應(yīng)用(yngyng)場合：高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或要求同時(shí)檢測多個(gè)模擬信號(hào)的場合。第26頁/共54頁第二十六頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4) 差動(dòng)結(jié)構(gòu)( jigu)的數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)用(yngyng)場

14、合：由于這種結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)的抑制共模干擾的能力，適用于輸入信號(hào)電平低的情況，還可抑制長傳輸線引起的嚴(yán)重干擾。第27頁/共54頁第二十七頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8.2自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)(1) 通道數(shù)：系統(tǒng)能提供給用戶可使用的模擬量輸入通道總數(shù)。(2) 數(shù)據(jù)采集速度(a) 系統(tǒng)最高重復(fù)采樣率：模擬輸入系統(tǒng)全部通道重復(fù)掃描采集時(shí)，每個(gè)通道在單位(dnwi)時(shí)間內(nèi)能測量得到的可用數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，單位(dnwi)為“次/s” 。(b) 單通道最高重復(fù)采樣率：系統(tǒng)中一個(gè)模擬通道連續(xù)重復(fù)采樣時(shí)，在單位(dnwi)時(shí)間內(nèi)能采集到的可用數(shù)據(jù)的最大個(gè)數(shù)，

15、單位(dnwi)“次/s” 。第28頁/共54頁第二十八頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第八節(jié)自動(dòng)數(shù)據(jù)(shj)采集系統(tǒng)(c) 信號(hào)頻率和采樣頻率：采樣頻率一般(ybn)為信號(hào)最高頻率的510倍。(3) 分辨率與精度：ADC的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的模擬信號(hào)電壓就越小。第29頁/共54頁第二十九頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.1 概述噪聲：測量系統(tǒng)測量和傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)以外的一切信號(hào)均被稱為噪聲。干擾：具有一定幅值和一定強(qiáng)度、能夠影響測量系統(tǒng)正常工作的噪聲。噪聲形成(xngchng)干擾的三要素：噪聲源、對(duì)噪聲敏感的接收電路和

16、噪聲源到接受電路之間的耦合通道。三者之間的聯(lián)系如圖：噪聲源耦合通道(tngdo)接收電路第30頁/共54頁第三十頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.2 噪聲的分類9.2.1 從噪聲產(chǎn)生的來源分類：(1) 固有噪聲定義：指噪聲由電子(dinz)設(shè)備本身原因而產(chǎn)生的。包含熱噪聲(白噪聲)、散粒噪聲及接觸噪聲三種。熱噪聲：指任何電阻既使不與電源相接，在它的兩端也存在著微弱的電壓。這種電壓是由于電阻中電子(dinz)熱運(yùn)動(dòng)所形成的。其特點(diǎn)是具有隨機(jī)性質(zhì)，而且?guī)缀醺采w整個(gè)頻譜，它決定了電路中噪聲的下限。第31頁/共54頁第三十一頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自

17、動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制 散粒噪聲：存在于電子(dinz)管和半導(dǎo)體兩種元器件中。在電子(dinz)管里，散粒噪聲來自陰極電子(dinz)的隨機(jī)發(fā)射；在半導(dǎo)體內(nèi)，散粒噪聲是通過晶體管基區(qū)載流子的隨機(jī)擴(kuò)散以及電子(dinz)-空穴對(duì)的隨機(jī)發(fā)射及其復(fù)合形成的。 散粒噪聲的方根噪聲電流為：fRTkUt4fIqIdcsh2熱噪聲電壓(diny)的有效值可表示為：第32頁/共54頁第三十二頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制接觸噪聲：由于兩種材料之間不完全(wnqun)接觸，從而形成電導(dǎo)率的起伏而產(chǎn)生的。它發(fā)生在兩個(gè)導(dǎo)體連接的地方，如

18、繼電器的接點(diǎn)、電位器的滑動(dòng)觸點(diǎn)。噪聲電流可近似的表示為：fIKBIdcf定義：指各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲。包含工頻噪聲、射頻噪聲及電子開關(guān)(kigun)三種。在低頻電路中，接觸噪聲是重要噪聲源。(2) 人為噪聲源第33頁/共54頁第三十三頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制工頻噪聲：大功率輸電線是典型的工頻噪聲源。射頻噪聲：高頻感應(yīng)加熱，高頻焊接等工業(yè)電子設(shè)備以及廣播(gungb)、電視、雷達(dá)及通訊設(shè)備等通過電磁輻射或通過電源線會(huì)給附近的測量系統(tǒng)帶來干擾。電子開關(guān)：由于電子開關(guān)通斷的速度極快，使電路中的電壓和電流發(fā)生急劇的變化，形成沖擊脈沖，從而成為噪

19、聲干擾源。(3) 自然噪聲源定義：自然噪聲主要來自于各種自然放電現(xiàn)象。因此也叫放電噪聲。第34頁/共54頁第三十四頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾(gnro)的抑制9.2.2 從干擾的表現(xiàn)形式分類(fn li)(1) 規(guī)則干擾定義：干擾的出現(xiàn)形式有一定的規(guī)律，如電源的紋波、放大器的自激振蕩等形成的干擾。(2) 不規(guī)則干擾定義：干擾的出現(xiàn)形式是不規(guī)則的，如某些元器件，它的工作量值和特性隨使用條件而變，由它引起的干擾就是不規(guī)則的。第35頁/共54頁第三十五頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾(gnro)的抑制(3) 隨機(jī)干擾定義：干擾的出現(xiàn)具有隨

20、機(jī)性質(zhì)，如接觸不良、空間電磁(dinc)耦合等引起的干擾都是隨機(jī)的。9.2.3 從干擾的區(qū)域分類(1) 內(nèi)部干擾定義：來自測量系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。如電路的過渡過程、交叉電路、寄生反饋、內(nèi)部電磁(dinc)場等引起的干擾。第36頁/共54頁第三十六頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制(2) 外部干擾定義：來自測量系統(tǒng)外部的干擾。如電網(wǎng)電壓波動(dòng)、電磁輻射、高壓電源漏電等。9.2.4 從干擾對(duì)電路作用的形式分類(1) 差模干擾(串模干擾、串聯(lián)干擾、正態(tài)干擾、常模干擾及橫向(hn xin)干擾等)特點(diǎn)：差模干擾進(jìn)入電路后，使檢測系統(tǒng)的一個(gè)信號(hào)輸入端子相對(duì)于另一

21、個(gè)信號(hào)輸入端子的電位發(fā)生變化，即干擾信號(hào)和有用信號(hào)迭加起來直接作用于輸入端，從而影響測量結(jié)果。第37頁/共54頁第三十七頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制(2) 共模干擾(共態(tài)干擾、同相干擾、對(duì)地干擾及縱向干擾)特點(diǎn)：相對(duì)于公共的電位基準(zhǔn)點(diǎn)(通常為接地點(diǎn))，在檢測系統(tǒng)(xtng)的兩個(gè)輸入端子上同時(shí)出現(xiàn)干擾。它雖不直接對(duì)測量結(jié)果造成影響，但當(dāng)信號(hào)輸入電路不對(duì)稱時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾。共模干擾抑制比：作用于檢測系統(tǒng)(xtng)的共模干擾信號(hào)與這個(gè)共模干擾信號(hào)轉(zhuǎn)換為差模干擾信號(hào)之比。第38頁/共54頁第三十八頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介

22、第九節(jié) 系統(tǒng)干擾(gnro)的抑制)(lg20dBUUCMRRcdcm)(lg20dBKKCMRRmd對(duì)數(shù)(du sh)形式為：9.3 噪聲的耦合方式9.3.1 電容性耦合(靜電耦合)定義：由于兩個(gè)電路之間存在寄生電容，使得一個(gè)(y )電路的電荷變化影響到另一個(gè)(y )電路。第39頁/共54頁第三十九頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.3.2 互感耦合(電磁耦合)定義：由于兩個(gè)電路之間存在互感，使得當(dāng)一個(gè)電路的電流變化時(shí)，通過磁交鏈影響到另一個(gè)電路。9.3.3 共阻抗耦合定義：由于幾個(gè)電路之間有公共阻抗，當(dāng)一個(gè)電路中有電流流過時(shí)，在公共阻抗上產(chǎn)

23、生一個(gè)壓降，這一壓降對(duì)其它與公共阻抗相連的電路形成(xngchng)干擾。9.3.4 漏電耦合定義：由于兩部分電路之間絕緣不良，高電平電路通過絕緣電阻向低電平電路漏電，這種漏電電流對(duì)低電平電路造成干擾。第40頁/共54頁第四十頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.3.5 傳導(dǎo)耦合定義：經(jīng)導(dǎo)線檢拾到噪聲，再經(jīng)它傳輸?shù)皆肼暯邮? jishu)電路而形成干擾的噪聲耦合方式。9.3.6 輻射電磁場耦合定義：大功率的高頻電氣設(shè)備、廣播、電視、通訊發(fā)射臺(tái)等，不斷地向外發(fā)射電磁波。檢測系統(tǒng)若置于這種輻射場中，就會(huì)感應(yīng)到與輻射電磁場成正比的感應(yīng)電勢(shì)，這種感應(yīng)電勢(shì)

24、進(jìn)入電路就形成干擾。第41頁/共54頁第四十一頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.4 抑制干擾的基本方法 從分析干擾的來源、性質(zhì)、傳播途徑、耦合方式以及(yj)進(jìn)入檢測器電路的形式、接收干擾的電路等入手，采取以下措施：(1) 消除或抑制噪聲源；(2) 破壞干擾的耦合通道；(3) 減弱接收電路對(duì)干擾的敏感性；(4) 采用軟件抑制干擾。第42頁/共54頁第四十二頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.5 抑制電磁干擾的基本措施9.5.1 屏蔽(1) 靜電屏蔽：主要用來抑制靜電干擾，其屏蔽層必須接地；(2) 電磁

25、屏蔽：屏蔽層采用導(dǎo)電(dodin)良好的金屬材料。主要用來防止高頻電磁場的干擾；(3) 磁屏蔽：屏蔽層采用高導(dǎo)磁材料。主要用來防止低頻磁場的干擾。第43頁/共54頁第四十三頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾(gnro)的抑制9.5.2 接地9.5.2.1 接地的目的與作用(1) 保證人身和設(shè)備安全。(2) 抑制干擾(a) 通過(tnggu)接地給干擾電壓以低阻通路； (b) 消除各電路電流流經(jīng)一公共地線阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓，即共阻干擾；(c) 避免磁場或地電位差的影響，使其不形成地環(huán)路。第44頁/共54頁第四十四頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介

26、第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.5.2.2 地線的種類實(shí)際地：接大地。虛地：不接大地，只是作為信號(hào)參考點(diǎn)，建立系統(tǒng)的基準(zhǔn)(jzhn)電位。(1) 保安地線：把電網(wǎng)的零線、電器設(shè)備的機(jī)殼、避雷針等接大地；(2) 信號(hào)源地線：傳感器本身的零信號(hào)電位基準(zhǔn)(jzhn)公共線；(3) 信號(hào)地線：用于確定信號(hào)的基準(zhǔn)(jzhn)電位；(4) 負(fù)載地線：對(duì)負(fù)載或大功率驅(qū)動(dòng)級(jí)單獨(dú)設(shè)置地線；(5) 屏蔽層地線：為防止靜電干擾或電磁干擾而設(shè)置的地線。第45頁/共54頁第四十五頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.5.2.3 各種地線的處理原則(1) 低頻電路的一點(diǎn)接地原則：

27、就是把多個(gè)接地點(diǎn)用導(dǎo)線把它們匯集到一點(diǎn)，再從這點(diǎn)接地。采用一點(diǎn)接地，可以有效地克服地電位差的影響和共用(n yn)地線的共阻抗引起的干擾；(2) 高頻電路的接地原則：地線長度應(yīng)小于信號(hào)波長的1/20，此時(shí)可采用一點(diǎn)接地；否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地；(3) 強(qiáng)電地線與信號(hào)地線分開設(shè)置；(4) 模擬信號(hào)地線與數(shù)字信號(hào)地線分開設(shè)置。第46頁/共54頁第四十六頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量(cling)系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制9.5.2.4 接地方法(fngf)(1) 埋設(shè)銅板(2) 接地棒(3) 網(wǎng)狀(輻射狀)地線9.5.3 浮置(浮空、浮接)定義：電子設(shè)備的輸入信號(hào)放大器公共線(即模擬信號(hào)地)

28、不接機(jī)殼或大地，測量放大器與機(jī)殼或大地之間無直流聯(lián)系。目的：阻斷干擾電流的通路。第47頁/共54頁第四十七頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)簡介(jin ji)第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制使用條件：在對(duì)電路要求(yoqi)高、且采用多層屏蔽的條件下，才使用浮置技術(shù)。注意事項(xiàng)：測量電路的浮置應(yīng)包括該電路的供電電源，否則浮置將是無效的。9.5.4 對(duì)稱電路(平衡電路)定義：雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到這兩根導(dǎo)線的所有電路，對(duì)地或?qū)ζ渌麑?dǎo)線的結(jié)構(gòu)對(duì)稱。作用：消除導(dǎo)線檢拾的噪聲電壓。第48頁/共54頁第四十八頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測量系統(tǒng)(xtng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)(xtng)干擾的抑制9.

29、5.5 隔離技術(shù)作用：在采用兩點(diǎn)以上接地的檢測或控制系統(tǒng)中，為了抑制地電位差所形成的干擾，運(yùn)用隔離技術(shù)切斷地環(huán)路電流。在完成系統(tǒng)的隔離之后，就在唯一(wi y)的接地點(diǎn)接大地。方法：采用電磁隔離和光電隔離。電磁隔離：在兩個(gè)電路間加一個(gè)隔離變壓器，使兩個(gè)電路之間電的聯(lián)系被切斷，以磁的形式傳遞信號(hào)。該方法可用于信號(hào)隔離和電源隔離，主要用于電源隔離。第49頁/共54頁第四十九頁，共55頁。第八章 計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)測量系統(tǒng)簡介第九節(jié) 系統(tǒng)干擾的抑制光電隔離：在兩個(gè)電路間加入一個(gè)光耦合器。使兩電路間信號(hào)的傳遞以光的方式進(jìn)行。光電隔離廣泛應(yīng)用于由微機(jī)(wi j)構(gòu)成的檢測或控制系統(tǒng)中。9.5.6 濾波定義：濾波是一種只允許某一頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過或只阻止