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1、1,第八章传感检测系统的构成,第一节传感检测系统的组成第二节电桥第三节调制与解调第四节滤波器第五节数/模和模/数转换第六节传感器与模/数转换器的连接通道第七节传感检测信号的细分与辨向原理第八节传感检测系统中的抗干扰问题第九节传感检测系统中的微机接口第十节传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理,2,一、干扰与噪声,噪声定义为：任何不希望有的信号；广义地说是在一有用频带内的任何不希望有的干扰。按照干扰的来源可以分为两类，一类是系统内部的干扰，另一类是来自系统外部的干扰。,3,一、干扰与噪声,系统内部干扰:信号通过公共电源、地线和传输线的阻抗相互耦合形成的干扰；元件之间、导线之间通过寄生电容或互感
2、耦合造成的干扰；大功率和高压元件产生的电场；电子开关元件的电压或电流急剧变化而产生的干扰源；工作电源，交叉走线等。,4,一、干扰与噪声,外部干扰的因素有：外部高压电源因绝缘不良形成的漏电；广播电视、高频感应加热等；空间电磁波的辐射；周围机械振动和冲击的影响等。噪声源的种类也很多，如电源噪声，放电噪声，电气设备噪声，固有噪声，热噪声等。,5,一、干扰与噪声,信噪比：是指信号通路中有用信号功率PS与噪声功率PN之比，通常用S/N表示，即,7,二、抑制干扰的方法,抑制干扰的方法主要是采取：单点接地屏蔽隔离滤波,8,二、抑制干扰的方法,1.接地在测量系统中有四种接地系统：安全地、信号源地、数字信号地和
3、模拟信号地。,9,二、抑制干扰的方法,1.接地安全地在强电应用中，由于设备工作在高电压、大功率情况下，容易危及人身及设备的安全，因此要将电网的零线与各种电气设备的外壳连接在一起，并直接与大地连接，保证机壳与大地等电位，从而确保人身及设备的安全，这种地称为安全地。,10,二、抑制干扰的方法,1.接地为了防止电路有公共阻抗而引起信号交叉耦合，采用单点接地。先将各个子系统建立一个单独接地点，然后系统再在一点上接地。,11,二、抑制干扰的方法,2.屏蔽防止电场或磁场干扰的有效方法是屏蔽，不同场合采用的屏蔽体也不同。,12,二、抑制干扰的方法,2.屏蔽(1)静电屏蔽静止电荷产生的电场称为静电场。静电屏蔽
4、的方法有两种：一是用金属屏蔽罩罩住带静电的物体，并将屏蔽罩接地，使罩外空间不存在静电场；二是用屏蔽罩罩住测量电路，保证罩内不存在静电场。,13,二、抑制干扰的方法,2.屏蔽(2)低频磁感应屏蔽低频磁感应屏蔽的原理是使绝大部分磁通量经屏蔽体通过，所以要选用导磁性能好的材料做屏蔽罩。一般选用铁磁性材料，在要求高的场合，可采用双层屏蔽的方法。,14,二、抑制干扰的方法,2.屏蔽(3)高频磁感应屏蔽对高频磁场的屏蔽也就是对辐射电磁场的屏蔽，通常采用金属屏蔽罩。电磁场在金属内传播时，会在金属内感生电流，继而产生热效应，即电磁场能量的一部分被金属吸收而转化为热能，这就是由吸收损耗而导致的屏蔽效果。,15,
5、二、抑制干扰的方法,3.隔离当信号电路在两端接地时，很容易形成环路电流，引起噪声干扰，这时采用隔离的方法隔离一般是切断两个或多个系统之间电的直接联系，而改用其它物理量(如光、超声波、电磁力等)实现系统之间的联系。,16,二、抑制干扰的方法,3.隔离(1)变压器隔离电路采用变压器T将电路1与电路2实现电气隔离，而电路1输出的有用信号靠磁通耦合传给电路2，两个电路的接地之间不会产生共模噪声,17,二、抑制干扰的方法,3.隔离(2)光电耦合电路这种光电耦合的方式将两个电路完全隔开，故可以完全克服两电路间的地线干扰，该电路既可采用相同参考点的电源也可采用不同参考点的电源。,18,二、抑制干扰的方法,4
6、.滤波采用滤波器可以抑制电源噪声及耦合到电路中的噪声。,19,二、抑制干扰的方法,4.滤波(1)电源滤波通过选用不同的电感值和电容值，可以滤去低频干扰电压信号和高频干扰电压信号。,20,二、抑制干扰的方法,4.滤波(2)退耦滤波器当一个直流电源对几个电路同时供电时，为了避免通过电源内阻造成几个电路之间互相干扰，则在每个电路的直流电源进线与地之间加装退耦滤波器。,21,二、抑制干扰的方法,4.滤波(3)有源滤波由RC和运算放大器构成有源滤波利用了有源器件不断补充由电阻反造成的损耗，故能耗极低，既改善了电路的选择性，又具有将信号放大的功能，有源滤波多用在选出有用的频率信号，抑制杂散的无用频率信号的
7、滤波电路中。,22,二、抑制干扰的方法,4.滤波(4)数字滤波这种滤波方式可以根据不同的信号，而用不同的滤波方法，因此具有灵活、方便等优点。,23,三、典型噪声干扰的抑制,1.设备启、停时产生的电火花干扰由于继电器触点的开闭及电源开关通断瞬间，均会引起感性负载电压和电流的跳变而产生火花放电现象。电火花是一个发射高频噪声的干扰源，这种瞬间干扰将通过高频辐射、导线传递及分布电容等途径窜入整个测量系统。,24,三、典型噪声干扰的抑制,1.设备启、停时产生的电火花干扰消除这种干扰的方法通常是采用RC吸收电路，即将电阻R和电容C串联后再并联到继电器触点或电源开关两端。,25,三、典型噪声干扰的抑制,2.共模噪声噪声电压或电流同时加到两信号上所产生的噪声称共模噪声。抑制这种干扰可采用差分放大器，因为差分放大器几乎对共模噪声没有放大作用。差分放大器的输入阻抗越高，抑制作用越强。,26,三、典型噪声干扰的抑制,3.串扰相邻信号在导线上产生的噪声或一信号耦合到另一导线上所产生的干扰为串扰。克服串扰的有效方法是将不同信号线分开，并且留有最大可能的空间隔离。对于IC芯片，没有使用的输入端不能让其处于开路状态，或接地或接高电平或与其它输入信号端并联。,
