自動檢測技術干擾

1、 由于檢測環(huán)境的惡劣與復雜因素的存在，來自于系統(tǒng)內(nèi)外的各種干擾以某種渠道和方式進入檢測系統(tǒng)，可能使檢測結果誤差加大、數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化、程序運行失常，嚴重時甚至使檢測系統(tǒng)不能正常工作。因此，在設計檢測系統(tǒng)時必須考慮各種干擾的影響，采取相關的抗干擾措施，以保證檢測系統(tǒng)能最大限度地消除干擾對檢測結果產(chǎn)生的影響。自動檢測技術自動檢測技術 在非電量測量過程中，往往會發(fā)現(xiàn)總是有一些無用的背景信號與被測信號疊加在一起，這成為干擾，有時也采用噪聲這一習慣用語。 噪聲對檢測裝置的影響必須與有用信號共同分析才有意義。衡量噪聲對有用信號的影響常用信噪比來表示，它是指信號通道中有用信號功率與噪聲功率之比或有用信號電

2、壓與噪聲電壓之比。信噪比常用對數(shù)形式來表示，單位為dB。NSNSUUgPPgNS201101/在測量過程中應盡量提高信噪比，以減少噪聲對測量結果的影響。 1 1、干擾與噪聲、干擾與噪聲自動檢測技術自動檢測技術干干 擾擾 源源干干 擾擾 途途 徑徑接接 收收 電電 路路干擾的形成必須具備三個基本條件： 自動檢測技術自動檢測技術（1）機械的干擾 機械干擾是指機械振動或沖擊使電子檢測裝置中的元件發(fā)生振動，改變了系統(tǒng)的電氣參數(shù)，造成可逆或不可逆的影響。對機械干擾主要是用減振彈簧和減振橡膠來防護。自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（2 2）化學及濕度干擾）化學及濕度干擾當環(huán)境相對濕度增加時

3、，物體表面就會附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部，降低了絕緣強度，造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會加速金屬材料的腐蝕，并產(chǎn)生原電池電化學干擾電壓。在上述這種環(huán)境中工作的檢測裝置必須采取密封、浸漆、環(huán)氧樹脂或硅橡膠封灌等措施來防護。 自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（3）熱的干擾 對于熱的干擾，工程上通常采用：選用低溫漂元件、熱屏蔽、恒溫措施、對稱平衡結構、溫度補償元件等方法進行抑制。 熱量，特別是溫度波動及不均勻溫度場對檢測裝置的干擾主要體現(xiàn)在兩個方面： 各種電子元件均有一定的溫度系數(shù)，溫度升高，電路參數(shù)會隨之改變，引起誤差。 接觸熱電動勢。由于電子元件多由不同金屬構成，當它們相

4、互連接組成電路時，如果各點溫度不均勻就不可避免地產(chǎn)生熱電動勢，它疊加在有用信號上引起測量誤差。自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術 （4）固有噪聲干擾 在電路中，電子元件本身產(chǎn)生的、具有隨機性、寬頻帶的噪聲稱為固有噪聲。最重要的固有噪聲源是電阻熱噪聲、半導體散粒噪聲和接觸噪聲。固有噪聲可從喇叭、耳機、電視機等反應出來，但更多是反映在輸出電壓的無規(guī)律跳變上。自動檢測技術自動檢測技術（5）光的干擾 閃電擊中摩天樓閃電擊中摩天樓戰(zhàn)斗機發(fā)射戰(zhàn)斗機發(fā)射紅外紅外曳光干擾彈曳光干擾彈對于具有光敏作用的元件，應注意對于具有光敏作用的元件，應注意光的屏蔽問題。光的屏蔽問題。 自動檢測技術自動檢測技術

5、（6）電和磁的干擾 閃電是很強的電閃電是很強的電磁干擾信號磁干擾信號電焊也是很強的電焊也是很強的電磁干擾信號源電磁干擾信號源電磁波可以通過電網(wǎng)以及直接輻射的形式傳播到離這些噪聲源很遠的檢測裝置中。在工頻輸電線附近也存在強大的交流電場，在強電流輸出線附近也存在強大的干擾磁場，將對十分靈敏的檢測裝置造成干擾。 自動檢測技術自動檢測技術（7）射線輻射的干擾 切爾諾貝利核泄漏切爾諾貝利核泄漏事故現(xiàn)場的資料照片事故現(xiàn)場的資料照片 受到核污染的患者受到核污染的患者 自動檢測技術自動檢測技術2011年年3月月11日日本日日本9級大地震及海嘯導致核泄露級大地震及海嘯導致核泄露自動檢測技術自動檢測技術泄漏受到核

6、污染的患者泄漏受到核污染的患者 宇宙中超大質(zhì)量的黑洞天體宇宙中超大質(zhì)量的黑洞天體發(fā)生高能離子輻射時的效果圖發(fā)生高能離子輻射時的效果圖 用于原子能、用于原子能、核裝置等領域內(nèi)的核裝置等領域內(nèi)的傳感器系統(tǒng)，尤其傳感器系統(tǒng)，尤其要注意射線輻射對要注意射線輻射對傳感器系統(tǒng)的干擾。傳感器系統(tǒng)的干擾。 自動檢測技術自動檢測技術二、常用的抗干擾技術二、常用的抗干擾技術 干擾形成的三個要素為干擾源、干擾途徑以及對電磁噪聲敏感性較高的接收電路。干干 擾擾 源源干干 擾擾 途途 徑徑接接 收收 電電 路路形成電磁干擾的三要素之間的聯(lián)系框圖形成電磁干擾的三要素之間的聯(lián)系框圖 抑制干擾的基本措施為：抑制干擾的基本措施

7、為：1消除或抑制干擾源消除或抑制干擾源2破壞干擾途徑破壞干擾途徑3削弱接收電路對電磁干擾的敏感性削弱接收電路對電磁干擾的敏感性自動檢測技術自動檢測技術 干擾源產(chǎn)生的干擾必須經(jīng)過一定的傳播途徑才能進入檢測系統(tǒng)。 1、干擾的傳播途徑自動檢測技術自動檢測技術 噪聲通過一定的途徑侵入檢測裝置才會對測量結果造成影響。干擾的途徑有“路”和“場”兩種形式。 凡噪聲通過電路的形式作用于被干擾對象的，都屬于“路”干擾。如通過漏電流引入的干擾。 凡噪聲通過電場、磁場的形式作用于被干擾對象的，都屬于“場”干擾。如通過分布電容、分布電感引入的干擾。（1 1）靜電耦合）靜電耦合 靜電耦合又稱電場耦合或電容耦合，它是由于

8、各種導線之間、元件之間、線圈之間以及元件與地之間均存在著分布電容（也稱寄生電容），使一個電路的電荷變化影響到另一個電路，從而干擾電壓經(jīng)分布電容通過靜電感應耦合于有效信號。 靜電耦合等效電路 自動檢測技術自動檢測技術 （2 2） 電磁耦合電磁耦合電磁耦合等效電路 電磁耦合又稱互感耦合，它是由于兩個電路之間存在互感，使一個電路的電流變化通過互感影響到另一個電路。 自動檢測技術自動檢測技術 （3）公共阻抗耦合 公共阻抗耦合的干擾是在同一系統(tǒng)的電路和電路之間、設備和設備之間總存在著公共阻抗。地線與地之間形成的阻抗為公共地阻抗。當一個電路中有電流流過時，通過共有阻抗便在另一個電路中產(chǎn)生干擾電壓。 公共阻

9、抗耦合等效電路 自動檢測技術自動檢測技術 （4）漏電流耦合 漏電流耦合是由于絕緣不良，由流經(jīng)絕緣電阻的漏電流所引起的噪聲干擾。 自動檢測技術自動檢測技術 （5）輻射電磁場耦合 輻射電磁場通常來源于大功率高頻電氣設備、廣播發(fā)射臺、電視發(fā)射臺等電能量交換頻繁的地方。如果在輻射電磁場中放置一個導體，則在導體上產(chǎn)生正比于電場強度的感應電勢。配電線特別是架空配電線都將在輻射電磁場中感應出干擾電勢，并通過供電線路侵入檢測系統(tǒng)的電子裝置，造成干擾。自動檢測技術自動檢測技術 6、傳導耦合 在信號傳輸過程中，當導線經(jīng)過具有噪聲的環(huán)境時，有用信號就會被噪聲污染，并經(jīng)導線傳送到檢測系統(tǒng)而造成干擾。最典型的傳導耦合就

10、是噪聲經(jīng)電源線傳到檢測系統(tǒng)中。事實上，經(jīng)電源線引入檢測系統(tǒng)的干擾是非常廣泛和嚴重的。自動檢測技術自動檢測技術 2 2、幾種電磁兼容控制技術、幾種電磁兼容控制技術 抗電磁干擾技術有時又稱為電磁兼容控制技術?？刹捎闷茐母蓴_途徑和消弱檢測系統(tǒng)電路對干擾的敏感性等方法，常用的抗干擾措施有屏蔽、浮空、濾波、光電隔離等技術。自然界干擾源自然界干擾源人為干擾源人為干擾源宇宙射電噪聲宇宙射電噪聲大氣層的雷電噪聲等大氣層的雷電噪聲等 太陽耀斑輻射噪聲太陽耀斑輻射噪聲有意發(fā)射干擾源有意發(fā)射干擾源無意發(fā)射干擾源無意發(fā)射干擾源 電磁干擾源可分為電磁干擾源可分為 ：自動檢測技術自動檢測技術（1）屏蔽技術）屏蔽技術 電磁

11、屏蔽的原理自動檢測技術自動檢測技術（1）靜電屏蔽）靜電屏蔽 靜電屏蔽實驗圖靜電屏蔽實驗圖以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料，制作封閉的金屬容器，并與地線連接，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部干擾電場的電力線不影響其內(nèi)部的電路，反之，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電力線也無法外逸去影響外電路。 自動檢測技術自動檢測技術常用的屏蔽技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（2）電磁屏蔽）電磁屏蔽 自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（3）低頻磁屏蔽 低頻磁屏蔽是用來隔離低頻（主要指50Hz）磁場和固定磁場耦合干擾的有效措施。靜電屏蔽線或靜電屏蔽盒對低頻磁場不起隔離作用，

12、必須采用高導磁材料作屏蔽層，以便將低頻干擾磁力線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內(nèi)部，使低頻磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。低頻磁屏蔽材料低頻磁屏蔽材料 有時還將屏蔽線穿在接地的鐵質(zhì)蛇皮管或普通的鐵管內(nèi)，同時達到了靜電屏蔽和低頻屏蔽的目的。自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（2）接地技術 自動檢測技術自動檢測技術地線的種類自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術數(shù)字地：CPU的地模擬地：放大器、A/D、D/A等，功率地：強電的地為功率地信號地：傳感器、執(zhí)行機構屏蔽地交流地直流地自動檢測系統(tǒng)的各種地自動檢測系統(tǒng)的各種地自動檢測技術自動檢測技術接

13、地技術接地技術自動檢測技術自動檢測技術 1 1）一點接地和多點接地）一點接地和多點接地 自動檢測技術自動檢測技術A、公共基準電位（參考電位）接地公共基準電位（參考電位）接地 對于信號頻率小于對于信號頻率小于1MHz的電路，采用一點接地，防止地環(huán)流的產(chǎn)生；當?shù)碾娐罚捎靡稽c接地，防止地環(huán)流的產(chǎn)生；當信號頻率大于信號頻率大于10MHz時，應采用就近多點接地；如果信號頻率在時，應采用就近多點接地；如果信號頻率在110MHz之間，當?shù)鼐€長度不超過信號波長的之間，當?shù)鼐€長度不超過信號波長的1/20時，可以采用一點接地，時，可以采用一點接地，否則就要多點接地。否則就要多點接地。 什么時候用一點什什么時候用

14、一點什么時候用多點？么時候用多點？多點接地多點接地自動檢測技術自動檢測技術模擬地與數(shù)字地的連接線路圖 2）模擬地和數(shù)字地的連接）模擬地和數(shù)字地的連接 在自動檢測系統(tǒng)中，數(shù)字地和模擬地必須分別接地，然后僅在一點把兩種地連接起來。否則，數(shù)字回路通過模擬電路的地線再返回到數(shù)字電源，將會對模擬信號產(chǎn)生影響。自動檢測技術自動檢測技術 3 3）將邏輯地浮空并使機柜良好接地）將邏輯地浮空并使機柜良好接地 浮地是指控制裝置的邏輯地和大地之間不用導線連接，以懸浮的“地”作為系統(tǒng)的參考電平。這在很大程度上可以抑制外部輻射和干擾信號。 4 4）交流接地點與直流接地點分開）交流接地點與直流接地點分開 為了避免電阻把交

15、流電力線引入的干擾傳輸?shù)娇刂蒲b置內(nèi)部，一般將兩種地分開。這樣既能保證控制系統(tǒng)內(nèi)部器件的安全性，又能提高系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。 自動檢測技術自動檢測技術 5 5）印刷電路板地線的安排）印刷電路板地線的安排 在安排印刷電路板地線時，首先要保證地線阻抗較低，為此必須盡可能地加寬地線；其次要充分利用地線的屏蔽作用，將印刷電路板全部邊緣用較粗的印刷地線環(huán)繞整塊板子作為地線干線，并同時在板中的所有空隙處均填以地線。自動檢測技術自動檢測技術6）檢測系統(tǒng)接地技術舉例）檢測系統(tǒng)接地技術舉例自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術 B、抑制干擾接地 電氣設備中的某些部分與大地連接，可起到抑制干擾與噪聲

16、的作用。如大功率電路的接地可減小電路對其它電路的電磁沖擊與噪聲干擾，屏蔽殼體、屏蔽網(wǎng)罩或屏蔽隔板的接地可避免電荷積聚引起的靜電效應，提高抑制干擾的效果等。 C、安全保護接地 安全接地即將機殼接大地。一是防止機殼上積累電荷，產(chǎn)生靜電放電而危及設備和人身安全；二是當設備的絕緣損壞而使機殼帶電時，促使電源的保護動作而切斷電源，以便保護工作人員的安全。 （3 3）隔離技術）隔離技術 在測控電路系統(tǒng)中，盡管從各方面加以注意，但由于分布參數(shù)無法完全控制，常常會形成寄生環(huán)路（特別是地環(huán)路），從而引入電磁耦合干擾。為此，在有些情況下，要采取隔離技術，以切斷可形成的環(huán)路，提高電路系統(tǒng)的抗干擾性能。自動檢測技術自

17、動檢測技術隔離變壓器T 這種方法在信號頻率為50Hz以上時采用比較合適，在低頻特別是超低頻時不宜采用。隔離變壓器隔離 自動檢測技術自動檢測技術隔離變壓器的外形變壓器隔離圖 自動檢測技術自動檢測技術隔離變壓器外形自動檢測技術自動檢測技術縱向扼流圈T 縱向扼流圈隔離 由于扼流圈對低頻信號的電流阻抗小，對縱向的噪聲電流卻呈現(xiàn)很高的阻抗，故在信號頻率較低及超低頻時采用比較合適。自動檢測技術自動檢測技術縱向扼流圈T的外形自動檢測技術自動檢測技術光電耦合器 光電耦合器是一種電光電耦合器是一種電光光電耦合器件，目前檢測系統(tǒng)越來電耦合器件，目前檢測系統(tǒng)越來越多地采用光電耦合器來提高抗干擾能力。光電耦合器有如下

18、特越多地采用光電耦合器來提高抗干擾能力。光電耦合器有如下特點：點：（1）輸入、輸出回路絕緣電阻高（大于）輸入、輸出回路絕緣電阻高（大于1010）、）、 耐壓超過耐壓超過 1kV； （3）輸入輸出回路完全是隔離的，能很好地解決不同電位、）輸入輸出回路完全是隔離的，能很好地解決不同電位、不同邏輯電路之間的隔離和傳輸?shù)拿?。不同邏輯電路之間的隔離和傳輸?shù)拿堋?（2）因為光的傳輸是單向的，所以輸出信號不會反饋影響）因為光的傳輸是單向的，所以輸出信號不會反饋影響輸入端；輸入端；自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術（4）濾波技術 濾波器是一種只允許某一頻帶信號通過或阻止某一頻帶信號通過的電路

19、，是抑制噪聲干擾的最有效手段之一 自動檢測技術自動檢測技術 交流電源進線的對稱濾波器 任何使用交流電源的檢測裝置，噪聲會經(jīng)電源線傳導耦合到測量電路中去。為了抑制這種噪聲干擾，在交流電源進線端子間加裝濾波器 高頻干擾電壓對稱濾波器 低頻干擾電壓濾波電路自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術自動檢測技術高、低頻干擾電壓濾波器 退耦濾波器 當一個直流電源對幾個電路同時供電時，為了避免通過電源內(nèi)阻造成幾個電路之間互相干擾，應在每個電路的直流電源與地線之間加裝退耦濾波器 電源退耦濾波器自動檢測技術自動檢測技術（5）軟件抗干擾措施 1）數(shù)據(jù)采集不可靠）數(shù)據(jù)采集不可靠 在數(shù)據(jù)傳輸過程中仍然會有一些干擾侵入系統(tǒng)，造成采集的數(shù)據(jù)不準確造成誤差。 2）控制失靈）控制失靈 在計算機控制系統(tǒng)中，控制狀態(tài)的輸出常常取決于某些條件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結果，而在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，可能造成條件狀態(tài)偏差、失誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失靈。 3）程序運行失常）程序運行失常 計算機系統(tǒng)引入強干擾后，程序計數(shù)器PC的值可能被改變，這將引起程序執(zhí)行出現(xiàn)混亂，最終可能導致程序“死循環(huán)”。軟件故障對系統(tǒng)的危害軟件故障對系統(tǒng)的危害自動檢測技術自動檢測技術 1）輸入輸入/ /輸出軟件抗干擾措施輸出軟件抗干擾措施 開關量開關量(數(shù)字量數(shù)字量)輸入抗干擾措施