干扰的三个组成要素

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1、习题七7-1、简述干扰的三个组成要素。干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体.7-2、简述电磁干扰的种类。1、静电干扰2 、磁场耦合干扰3、漏电耦合干扰4、共阻抗干扰5、电磁辐射干扰7-3、简述干扰对机电一体化系统的影响。在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启 停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会 扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死 机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。7-4、什么是共模干扰？共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。如

2、图 7-3所示检 测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。7-5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法7-6、什么是屏蔽技术及其分类？屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从 而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不 同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。7-7、机电一体化中隔离方法有哪些？隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法7-8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合?滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出

3、的电磁干扰的频谱往往比要接 收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。 这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。低通滤波器 只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。高通滤波器只通过 高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。带通滤波器只让某一频带范 围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。带阻滤 波器只抑制某一频率范围内的频率成分，不让其通过，而低于下截止和高于上截止频率的频 率成分

4、则可通过。7-9、什么是接地？常用的接地方法有哪些？各有什么优缺点？将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称 之谓接地。接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接， 当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电 位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。工 作接地包括一点接地和多点接地两种方式。1、一点接地如图7-1所示为串联一点接地，由于地电阻片，r2和r3，是串联的，所以各电路间相互发生干扰，虽然这种接地方式很不合理，但由于比较简单，用的地方仍然很多。当各电

5、路的电平 相差不大时还可勉强使用；但当各电路的电平相差很大时就不能使用，因为高电平将会产生 很大的地电流并干扰到低电平电路中去。电路1电路2电路3/2“ bC2、多点接地多点接地所需地线较多，一般适用于低频信号。若电路工作频率较高，电感分量大， 各地线间的互感耦合会增加干扰。如图所示，各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等 金属构件上。3、地线的设计机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7-14 所示是一台数控机床的接地方法w ng10、信号地功率地O0強电柜地 /机械地卫井点=大地7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰？用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤

6、除干扰信号的方法，称为软件滤波。识别信 号的原则有两种：（1）时间原则（2）空间原则（3）属性原则7-11、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有哪些？一、逻辑设计力求简单可靠二、硬件自检测和软件自恢复的设计三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰7-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，请问光电耦合器的作用有哪些？光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由 于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作 介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。如图7-6a所示为一般光电耦合器组 成的输入/输出线

7、路。在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出的隔离，也可以代替脉冲 变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它 能方便地组合成各种电路。又由于它靠光耦合传输信息，使它具有很强的抗电磁干扰的能力， 从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用.7-13、控制系统接地通常要注意哪些事项？机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7-14所示是一台 数控机床的接地方法。从图中可以看出，接地系统形成三个通道：信号接地通道，将所有小 信号、逻辑电路的信号、灵敏度高的信号的接地点都接到信号地通道上；功率接地通道，将 所有大电流、大功率部件、晶闸管、继电

8、器、指示灯、强电部分的接地点都接到这一地线上； 机械接地通道，将机柜、底座、面板、风扇外壳、电动机底座等机床接地点都接到这一地线 上，此地线又称安全地线通道。将这三个通道再接到总的公共接地点上，公共接地点与大地 接触良好，一般要求地电阻小于4Q7Q。并且数控柜与强电柜之间有足够粗的保护接地 电缆，如截面积为5.514mm2的接地电缆。因此，这种地线接法有较强的抗干扰能力，能 够保证数控机床的正常运行7-14、目前，我国强制进行机电产品的“3C”认证。“3C”认证的含义是什么？有 什么意义？根据中国入世承诺和体现国民待遇的原则，国家对强制性产品认证使用统一的标志。新 的国家强制性认证标志名称为

9、中国强制认证，英文名称为 China Compulsory Certification， 英文缩写为CCC。 作为国际通行做法，它主要对涉及人类健康和安全、动植物生命和健康以及环境保护与 公共安全的产品实施强制性认证，确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序，制 定和发布统一的标志，规定统一的收费标准。7-15、为什么国家严令禁止个人和集体私自使用大功率无绳电话？为保障民航飞行安全，避免民航无线电专用频率受到干扰，信息产业部要求，严 查非法生产、销售大功率无绳电话机。 保护民航飞行安全是无线电管理的重要工作之 一，因此，信息产业部正与相关部门密切配合，加强无线电发射设备的市场管理，严禁 大功

10、率无绳电话的生产销售。目前已收缴了大量大功率无绳电话机，并清理规范了无线 寻呼发射机、广播电视发射机、校园调频广播的设置与使用。7-16、请解释收音机（或电台）的频道（信号）接收工作原理。选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是 不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送 到耳机，就可以收到广播。7-17、什么是工频？工频滤波原理是什么？工频干扰是各类工控测量系统中最常见的一种干扰信号，对有用信号的检测起着极大的妨碍 作用。滤除工频干扰的原理 自适应相干模板法，是根据工频干扰的特点，从原始信号中得 到工频干扰的模板，再从

11、原始信号中减去该模板，达到滤除工频干扰的目的。假设X（n）为原始信号，S（n）为其中的有用信号，N（n）为工频干扰信号，则X(n) = S(n) + N(n)定义模板信号为式中，fs是信号的采样频率，fg是工频干扰的频率（50 Hz）。在自适应模板法中，要求 fs为fg的整数倍，即fs=k50Hz （k为正整数）。由于N（n）为周期信号，若S（n）为零均值信号，当M足够大时，有所以，只要从原始输入信号中减去模板信号就能达到滤除工频干扰的目的，即1 MS(n) = X(n) - k f)1)对（i）式两端取z变换，可得该系统的传递函数为7-18、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护?“看门

12、狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检 查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出 错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。“看门狗”，是工业控制 机普遍采用的一种软件抗干扰措施。当侵入的尖锋电磁干扰使计算机“飞程序”时， WATCHDOG能够帮助系统自动恢复正常运行。7-19、试分析在变频器的输出端为什么常常会接磁环？（ 1）变频器请使用独立电源，远离高频大功率的直流电焊机，电焊机自身的接地应良好。（ 2）与变频器装在同一电柜中的接触器要选用高品质的接触器，最好选用灭弧效果好的产 品，并与变频器保

13、持一定距离。（ 3）供电电源电压要避免有突变，要稳定。（ 4）变频器接地端要正确接地。（ 5）控制线与动力线要分开走线，不能置于同一线槽中。控制线使用屏蔽线，最好能穿管 走线，金属软管应接地良好。（6）变频器输入、输出端加装磁环，平行并绕34 圈，有助于抑制高次谐波。若进一步 加强抗干扰效果，可加装电抗器、滤波器等。（ 7）在变频器控制线或模拟信号线上加装磁环。（ 8 ） RS485 通讯口与上位机相连采用光电隔离。（ 9 ）减低载波频率。（ 10）在受干扰的仪表设备上加以屏蔽，屏蔽外壳正确接地，在此类仪表的电源进线端加装 磁环，在信号线侧加滤波电容。（ 11）在控制线端加电感等。7-20、试举你身边机电一体化产品中应用抗干扰措施的例子并分析之。电视机的光纤通信电缆。提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源，使其不向外产生干扰或将其干扰影响限 制在允许的范围之内。由于车间现场干扰源的复杂性，要想对所有的干扰源都作到使其不向 外产生干扰，几乎是不可能的，也是不现实的。另外，来自于电网和外界环境的干扰，机电 一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。因此，在产品开发和应用中，除了对一些重 要的干扰源，主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在产品内 设法抑制外来干扰的影响，以保证系统可靠地工作。抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法.