测控原理第七章 干扰及干扰的抑制技术
测控系统原理第7章习题解答
测控系统原理第7章习题解答第7章习题解答1、电路输⼊阻抗⾼，是否容易接收⾼频噪声⼲扰?为什么?答：电路输⼊阻抗⾼，是容易接收⾼频噪声⼲扰。
因为电路所接收的⾼频噪声⼲扰的电压与噪声⼲扰的频率成正⽐，与电路的输⼊阻抗成正⽐。
2、接地⽅式有⼏种?各适⽤于什么情况?答：接地⽅式有单点接地（串联单点接地和并联单点接地）和多点接地两种⽅式。
单点接地主要⽤于低频系统，不能⽤于⾼频信号系统。
因为这种接地系统中地线⼀般都⽐较长，在⾼频情况下，地线的等效电感和各个地线之间杂散电容耦合的影响是不容忽视的。
当地线的长度等于信号波长(光速与信号频率之⽐)的奇数倍时，地线呈现极⾼阻抗，变成⼀个发射天线，将对邻近电路产⽣严重的辐射⼲扰。
多点接地⽅式多⽤于⾼频系统。
多点接地不能⽤在低频系统中，因为各个电路的地电流流过地线汇流排的电阻会产⽣公共阻抗耦合噪声。
3、信号传输线屏蔽层接地点应怎样选择?答：当放⼤器接地⽽信号源浮地时，屏蔽层的接地点应选在放⼤器的低输⼊端，此时出现在放⼤器输⼊端之间的噪声电压⼏乎为零。
当信号源接地⽽放⼤器浮地时，信号传输线的屏蔽应接到信号源的低端，此时出现在放⼤器输⼊端之间的噪声电压⼏乎为零。
4、何谓“接地环路”?它有什么危害?应怎样避免?答：当信号源和系统地都接⼤地时，两者之间构成的环路称为接地环路，如下图所⽰, 通常信号源和系统之间的距离可达数⽶⾄数⼗⽶，由于⼤地电阻和地电流的影响，将使这两个接地点之间存在电位差——地电压G V 。
由等效电路下图（b ）可见，地电压G V 在系统的两输⼊端将形成⼲扰电压N V ，⽽且N V ⼤⼩⼏乎接近G V ，因此其影响不可忽略。
为了避免形成接地环路产⽣⼲扰，应改为⼀点接地，并保持信号源与地隔离，如上图（a ）所⽰。
图中Rsg 为信号源对地的漏电阻，由等效电路上图（b ）可见，由于Rsg ⾮常⼤，地电压G V 在系统的两输⼊端将形成⼲扰电压N V 将远远⼩于G V ，⽐信号源接地时的⼲扰电压⼤有改善。
热工检测及控制系统中信号干扰产生与抑制
热工检测及控制系统中信号干扰产生与抑制随着现代工业技术的飞速发展，热工检测及控制系统在生产中占据着重要的位置，而信号干扰的产生与抑制也成为了其可靠性和稳定性的重要问题之一。
信号干扰可以由多种因素产生，例如：环境干扰、电力干扰和磁场干扰等。
这些干扰因素会引起系统信号的失真、冲击、偏移和漂移等问题，从而降低了热工检测及控制系统的精度和稳定性。
因此，为了保证热工检测及控制系统的高可靠性和稳定性，必须采取措施消除或抑制信号干扰。
一、信号干扰产生的原因1、环境干扰环境干扰是指来自周围环境的干扰。
环境中存在的电磁波、静电场、电场、水波纹或机械振动等，都可能对热工检测及控制系统的信号产生干扰，而且这些干扰因素往往是不可控的和不可避免的。
2、电力干扰电力干扰是指来自电力系统的干扰。
在电力系统中，电源的质量、线路的长度和接地方式等，都会影响到系统的电磁兼容性，从而产生干扰问题。
例如，电磁悬浮列车、电动汽车等高功率电子设备的广泛应用，都对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
3、磁场干扰磁场干扰是指磁场对热工检测及控制系统的信号产生的影响。
磁场干扰可能来自于强磁场照射、电流感应、外电场等多个方面。
特别是在检测低温物体温度时，强磁场的影响更为明显。
二、信号干扰的影响1、信号失真信号失真是指信号在传输过程中被扭曲、改变或降低了原始信息。
热工检测及控制系统的信号如果受到干扰，则可能出现信号失真的现象，从而导致检测及控制的误差。
2、信噪比下降信噪比是指信号与噪声之比。
信号干扰会引入噪声，从而使信号与噪声之比下降。
信噪比下降会导致信号的精度变差，从而增加了检测及控制的误差。
3、运行不稳定信号干扰也可能导致热工检测及控制系统的运行不稳定。
例如，系统的输出可能会发生偏移或漂移。
三、信号干扰的抑制方法1、屏蔽屏蔽是指采用屏蔽材料将信号线包覆起来，从而避免环境干扰和电磁波的影响。
在设计热工检测及控制系统时，可以选用屏蔽较好的电缆和接头，以及采用金属屏蔽盒对热工检测设备进行屏蔽。
测控电路抗干扰技术
损耗滤波器应用举例
应用举例： 应用举例：电动机的屏蔽和滤波 电动机的碳刷滑动接触会出现火花放电, 电动机的碳刷滑动接触会出现火花放电 产生高频的辐射干扰和传导干扰 （通过电源线传播），可采用屏蔽(辐射干扰 、磁环（传导干扰）、穿心电容 通过电源线传播），可采用屏蔽 辐射干扰)、磁环（传导干扰）、穿心电容 ），可采用屏蔽 辐射干扰 ）、 辐射干扰和传导干扰）等措施来消除干扰。 （辐射干扰和传导干扰）等措施来消除干扰。
混合接地
在有些 设备中， 设备中， 既有高 频电路 又有低 频电路， 频电路， 通常采 用混合 接地。 接地。
提高系统抗干扰能力的其它措施
逻辑设计力求简单可靠 设计硬件自检测、自动监测电路 和软件自恢复功能 从安装和工艺等方面采取措施消 除干扰 1.合理选择接地和电源; 2.对各个部分进行合理布局，尽 可能防止电磁干扰的产生。
多点接地
高频电路一般都采用多点接地，每一个设备、电路各自用接地线分别就近接地。 高频电路一般都采用多点接地，每一个设备、电路各自用接地线分别就近接地。 每个电路对地的电位： 每个电路对地的电位： 实际应用中，为了降低地电位，接地线应尽可能短，以便降低接地线的阻抗。 实际应用中，为了降低地电位，接地线应尽可能短，以便降低接地线的阻抗。 优点：电路简单，接地线短。 优点：电路简单，接地线短。 缺点：地线回路增多，会出现一些共阻抗耦合。 缺点：地线回路增多，会出现一些共阻抗耦合。
测控电路 抗干扰技术
测控电路中常常会出现大量的 干扰，这些干扰轻微时会造成测量 和控制的误差，严重时会损坏器件， 导致测控电路不能正常运行。 抗干扰是测控电路研制中一个 不可忽视的重要内容。
电路中干扰存在的形式
差模干扰 共模干扰
差模干扰
热工检测及控制系统中信号干扰产生与抑制
热工检测及控制系统中信号干扰产生与抑制热工检测及控制系统中，信号干扰是指外界干扰因素对系统正常运行所产生的不利影响。
信号干扰会导致系统的检测和控制精度下降，甚至会导致系统发生故障。
对于热工检测及控制系统而言，信号干扰的产生与抑制是一个非常重要的问题。
信号干扰的产生主要有以下几个原因：1. 外界电磁噪声的干扰：外界电磁场中存在各种各样的电磁干扰源，如电力设备、电磁辐射等，这些干扰源会引入系统中，影响信号的准确性和稳定性。
2. 电源干扰：电源在工作时，会产生电磁波动，这些波动会通过电源线传播到系统的检测和控制部分，从而产生信号干扰。
3. 敷设线路的干扰：系统中的线路敷设不当，如功率线、信号线、地线的交叉干扰，会导致信号受到干扰，影响系统的正常运行。
4. 设备自身的干扰：由于设备的不完善或老化，会导致设备自身的干扰产生。
为了抑制信号干扰，可以采取以下措施：1. 电磁屏蔽：对于系统的检测和控制部分，可以采用金属屏蔽罩或屏蔽隔板等装置，将外界电磁场隔离，从而减少干扰。
2. 线路布局合理：对于系统的线路布局，应该注意线路的走向，避免功率线、信号线、地线的交叉干扰。
特别是对于高频信号线，可以采用屏蔽线或者双绞线的方式，减少线路的干扰。
3. 电源过滤：通过在电源线上添加滤波器或者稳压器等设备，可以减少电源波动对系统的干扰。
4. 增加隔离：对于系统的检测和控制部分，可以采用光电隔离、互感器等装置，将输入和输出进行隔离，从而减少干扰的传播。
5. 信号滤波：对于系统采集到的信号，可以进行滤波处理，通过去除高频或者低频噪声的方式，提高信号的准确性。
信号干扰是热工检测及控制系统中一个严重的问题，需要采取有效的措施进行抑制。
通过合理的设计和布局、选择适当的电源设备和滤波器等，可以减少干扰的产生，提高系统的稳定性和可靠性。
自动检测过程中的干扰及其抑制方法
在检测过程中,由于各种原因的影响,常会有一些与被测信号无关的电压、电流存在,这样就影响了测量结果,产生测量误差。
这些信号就是干扰,它可分内部干扰和外部干扰。
内部干扰是测量系统内部各部件间的互相干扰。
这种干扰可通过测量装置的正确设计及零部件的合理布局或采取隔离措施,加以消除或减弱。
如仪表中放大器的输入线与输出线、交流电源线,分开走线,不要平行走线,且输入走线尽可能短;又如触发可控硅的脉冲变压器用磁屏蔽,即利用高导磁率材料做成磁屏蔽罩。
外部干扰是测量系统外部的因素对仪器、仪表或系统产生的干扰。
在这里就自动化仪表检测工作中常会遇到的一些干扰及抑制方法归纳如下。
1 机械干扰机械干扰最为严重,也很广泛。
由于振动,会使导线在磁场中运动,产生感应电动势。
抑制这类干扰用减振措施即可,如采用减振弹簧或减振橡胶等。
在有振动的环境中,仪器、仪表信号导线常因松动而影响测量,应定期加以紧固。
在此种环境中,少用动圈仪表。
2 温度干扰由于温度过高,波动且不均匀,在检测中常导致电子元件参数变化或产生热电势,从而对测量结果造成严重干扰。
在工程上,一般采用热屏蔽方法抑制热干扰,而把敏感元件装入恒温箱中。
在电子测量装置中,常采用温度补偿措施,以补偿温度变化时对检测结果的影响。
如:在实际现场使用热电偶时,自由端离热源很近,并随环境温度变化而变化。
所以必须对自由端温度加以补偿。
无论是采用补偿导线还是补偿电桥等,都是为了抑制此种干扰。
又如:本人在修理天津仪表七厂生产的电动执行器位置反馈板时发现,不同的环境温度反应出不同的信号值。
采取的办法是:把反馈回路原有的电阻用普通电阻串联或并联一只热敏电阻代换,在实际应用中,效果相当不错。
再如,热电阻三线制接法,其中两根导线在不同的桥臂上,另一根接电源端,使环境温度变化引起导线阻值的变化。
在不同的桥臂上同时增加或减小,而相互抵消。
四线制接法既可消除连接导线电阻的影响,又可消除线路中寄生电势引起的测量误差。
LTE关键技术之干扰抑制技术
LTE关键技术之干扰抑制技术1.1小区间干扰（ICI）概念在LTE中,上，下行采用了OFDM（DL）/SC-FDMA(UL）的多址接入技术，采用了正交子载波区分不同的用户,小区内多用户间的干扰基本可以消除。
但是LTE采用同频组网，邻小区结合部分使用相同的频谱资源，用户间不可避免存在干扰,称之为小区间干扰（Inter—Cell Interference， ICI)。
在传统的解决方案中，采用频率复用来解决ICI，但随之带来的是频谱效率的降低。
如常用的三扇区划分小区用的就是频率复用指数因子为3。
除此之外，频率复用因子还有1、7等。
当复用因子为1的时候，则网内的所有小区用的频率都是一样的，随之而来的是严重的小区间干扰。
选择较大的复用因子造成的负面影响是频谱效率变小，比如复用因子为3的时候，频谱效率是1/3，复用因子为7的时候,频谱效率是1/7。
传统的频率复用系数为3的典型频率规划小区间干扰对系统性能的影响：●导致无线链路信噪比(SINR)减低，这样LTE的AMC技术就会选择低阶调制方式和编码方式。
●干扰严重时，需频繁的HARQ重传，降低了用户速率。
●同频干扰引起功率控制，使子幁中可使用的PRB减少,用户速率也会减低.1.2LTE干扰抑制技术LTE干扰抑制技术分为以下四种：a)波束赋形天线技术b)干扰随机化技术c)干扰消除技术d)干扰协调技术（1）波束赋形天线技术—波束赋形天线技术是一种下行干扰抑制技术波束赋形天线的波束是指向UE的窄波束,因此只有在相邻小区的波束发生碰撞时才会造成小区间干扰,波束交错是可以有效的回避小区间干扰。
（2）干扰随机化技术干扰随机化就是使干扰信号随机化,这种方法虽然不能降低干扰信号的能量，但是能使干扰信号接近白噪声，又称“干扰白化"。
然后用处理白噪声的方法在UE上类似处理增益的方法抑制干扰。
干扰随机化的方法可分为小区专属加扰（Scrambling）和小区专属交织（IDMA)。
干扰及抑制
为了抑制串模干扰对测量的影响，应使
Vn＝0
1 Vn＝ Vn sin（n t＋）dt T1 0
Vn Tn T1 T1 Vn＝ sin sin( ) T1 Tn Tn
Tn T1 T1 Vn＝Vn sin sin( ) T1 Tn Tn
（1）由此干扰引起的测量误差；
（2）该DVM的串摸抑制比NMRR=？
Vn Tn T1 T1 Vn＝ sin sin( ) T1 Tn Tn
Vn Tn T1 T1 Vn＝ sin sin( ) T1 Tn Tn 20 2 sin 4.9 49
共模干扰的频率范围从直流、低频 直至超高频；
其波形有周期性的正弦波或非正弦波，
也有非周期性的脉冲和随机干扰。
产生共模干扰的原因往往是因为测 量系统的接地问题。
由于被测电压与 DVM 相距较远， 以至两者的地电位不一样， 有时共模电压高达几伏甚至几百伏。
此外，被测信号本身也可能含有共
模电压分量。
上式中最后一项因子的取值在－1和 ＋1之间，考虑最不利的情况取为＋1， 则
Vn Tn T1 Vn＝Vn max＝ sin T1 Tn
以串模抑制比 NMRR （Normal Model Reject Rate ）定量表示DVM 对串模干扰的抑制能力。
串模抑制比 NMRR 的定义：
Vcn r2 Z1 Vcm Z2＋rcm＋r2 Z1＋r1＋rs Vcn r2 Vcm rcm＋r2＋Z2 Vcn r2 Vcm Z2
共模抑制比
Vcm CMRR＝20lg Vcn Z2 CMRR＝20lg r2
CMRR不再为零。
常用的干扰抑制技术
1.6 光耦合器
使用光耦合器切断地环路电流干扰是十分有效的。 其原理如下图所示。由于两个电路之间采用光束来耦 合，所以能把两个电路的地电位完全隔离开。这样两 电路的地电位即使不同也不会造成干扰。光电耦合对 数字电路很适用，但在模拟电路中，因其线性度较差 而应用较少。
电路1
电路2
光耦合器
1.7 脉冲电路中的噪声抑制 1.积分电路
下图是积分电路消除干扰脉冲的原理图。当脉冲电 路以脉冲前沿的相位作为信息传输时，通常用微分电路 取出前沿相位。但是，这时如果有噪声脉冲存在，其宽 度即使很小也会出现在输出中。如果再使用积分电路， 由于脉冲宽度大的信号 输出大，而脉冲宽度小 的噪声脉冲输出也小， 所以能将噪声干扰 滤除掉。
用积分电路排除干扰脉冲
100μH
0.1μF
100μH a)
右图是低频干扰电压滤 波电路。此电路对抑制 因电源波形失真而含有 较多高次谐波的干扰很 有效。
100μH
0.1-0.2μF 0.1μF
0.1-0.2μF
100μH
b)
c)
0.5-2H 16-32μF
0.5-2H
0.05μF
2 直流电源输出的滤波器 直流电源往往是检测装置几个电路公用的。为 了减弱经公用电源内阻在电路之间形成的噪声耦合， 对直流电源输出需加高低频成分的滤波器，如下图 所示。
Rs1 RL
Us
a)
Rs1
RL
Us
b)
1.5 滤波
滤波器是一种只允许某频带信号通过或只阻止某 一频带信号通过的电路，是抑制噪声干扰最有效的手 段之一。下面分别介绍在检测设备中的各种滤波器。
1. 交流电源进线对称滤波器
任何使用交流电源的检测装置，噪声经电源线传 导耦合到测量电路中去，对检测装置工作造成干扰是 最明显的。为了抑制这种噪声干扰，在交流电源进线 端子间加装滤波器，后面的图a为线间电压滤波器、图 b为线间电压和对地电压滤波器、图c为简化的线间电 压和对地电压滤波器。这种高频干扰电压对称滤波器， 对于抑制中波段的高频噪声干扰是很有效的。
检测信号的干扰及其抑制技术
检测信号的干扰及其抑制技术一、检测信号的干扰电子测量系统在工作过程中，可能会出现某些不正常现象，例如输出不稳定、零点漂移、严重失真或超差等。
产生这些现象的原因，可能是电子测量系统本身电路结构、器件质量、制造工艺等存在问题，也可能是电子测量系统受外部的工作环境，如电源电压波动、环境温度变化或其他电气设备的影响等。
这些来自内部和外部、影响电子测量装置正常工作的各种因素，统称为“干扰”。
二、抗干扰的措施——防护为了消除或减弱各种干扰对电子测量系统正常工作的影响，必须采取必要的技术措施。
各种抗干扰的技术措施总称为“防护”。
防护的任务是消除或减弱各种干扰对电子测量系统正常工作的影响，防护的手段是设法割断或减弱电子测量系统与外界有害的联系，而同时又不同损害那些为了进行测量所需要的联系。
三、检测信号的抑制技术1.机械的干扰及抑制机械的干扰是指由于机械振动或冲击，使电子测量系统中的电气或电子元件发生振动、变形，从而改变了系统的电气参数，造成了可逆或不可逆的影响。
对于机械的干扰主要采取减振措施来解决，例如使用减振弹簧或减振皮垫等。
2. 热的干扰及抑制电子测量系统在工作时产生的热量所引起的温度波动和环境温度的变化等，都会导致电路与元器件参数发生变化(温度漂移)，或产生附加的热电势等，从而影响系统的正常工作，这就是热的干扰。
对于热的干扰，工程上通常采取热屏蔽、恒温设备、对称平衡结构、温度补偿元件等措施来进行抑制。
3. 光的干扰及抑制在电子测量系统中广泛使用着各种半导体元器件，这些半导体材料在光线的作用下，会激发出电子-空穴对，使半导体元器件产生电势或引起阻值的变化，从而影响电子测量系统的正常工作，这就是光的干扰。
因此，半导体元器件应封装在不透光的壳体内。
对于具有光敏作用的元件，尤其应该注意光的屏蔽问题。
4. 湿度变化的干扰及抑制湿度增加会使绝缘体的绝缘电阻下降、漏电流增加，会使高值电阻的阻值下降，会使电介质的介电常数增加，等等。
物理实验技术中的电磁干扰及其抑制方法
物理实验技术中的电磁干扰及其抑制方法在物理实验技术中，电磁干扰是一种常见而又十分讨厌的现象。
电磁干扰可以从外部设备或内部电路中产生，并对实验的准确性和可靠性造成严重影响。
本文将探讨电磁干扰的来源和影响，并介绍一些抑制方法。
首先，让我们先来了解电磁干扰的来源。
电磁干扰可以来自多个方面，其中包括电源线、无线电发射设备、强电场和强磁场等。
电源线是电磁干扰的常见来源之一，其交变电流会产生电磁场并干扰实验装置的正常工作。
无线电发射设备如手机、无线网络等也会产生电磁辐射，干扰实验中的电子设备。
强电场和强磁场也会导致实验结果的歪曲和偏差。
那么，电磁干扰对实验技术有何影响呢？首先，它会引起测量误差。
实验中的传感器或测量仪器容易受到电磁干扰的影响，从而导致测量结果的不准确。
其次，电磁干扰还可能损坏实验设备。
电磁干扰会造成电子元件过载或烧坏，甚至引发设备故障，给实验进程带来延误和损失。
此外，电磁干扰还会对微弱信号的检测造成干扰，降低实验信号的信噪比。
然而，我们并非无可奈何面对电磁干扰。
接下来我们将介绍一些抑制电磁干扰的方法。
首先是屏蔽技术。
屏蔽是一种常见又有效的方法，通过引入金属盖、金属网、金属屏蔽罩等来实现对电磁波的屏蔽。
这些屏蔽材料可以吸收或反射电磁波，减少干扰对实验装置的影响。
另外，还可以使用屏蔽性能较好的金属箱或金属隔离层来隔离实验设备，以减少干扰的影响。
其次是滤波技术。
滤波器是常用的抑制电磁干扰的装置，可以将特定频率范围内的电磁信号滤除或削弱。
对于实验中的特定频段干扰信号，我们可以使用低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器来屏蔽或削弱干扰信号，从而提高实验的准确性和可靠性。
此外，还可以采用地线技术。
地线可以有效消除电磁干扰，将多余的干扰信号引入地线，从而降低对实验装置的影响。
在实验中，设备的接地是十分重要的一步，良好的接地可以有效减少电磁干扰对实验的影响。
最后，对于高灵敏度的实验设备，我们还可以采用远离干扰源的策略。
电气与电子测量技术-干扰和抑制
电源干扰通常是由于电源线路中的电压波动、浪涌、谐波等引起的。这些干扰会 导致测量设备工作异常，如数据跳动、死机等，甚至可能损坏测量设备。
热噪声
总结词
热噪声是由于电子元件内部热运动产生的随机噪声，对电气 与电子测量设备的信号检测产生干扰。
详细描述
热噪声是一种随机噪声，其特点是幅度较小，但普遍存在。 在电气与电子测量中，热噪声会叠加在测量信号上，影响信 号的检测精度。特别是在低频和高阻抗电路中，热噪声的影 响更加明显。
在实际应用中，需要根据具体的 设备和干扰情况，选择合适的抑 制方法，以确保家庭用电安全。
汽车电子中的干扰抑制
汽车电子系统中的电气和电子 设备会产生大量的电磁干扰， 这些干扰会影响汽车的正常运
行和乘客的安全。
常见的干扰抑制方法包括使 用屏蔽、滤波、接地等措施， 以减小干扰对汽车电子系统
的影响。
在实际应用中，需要根据具体 的设备和干扰情况，选择合适 的抑制方法，以确保汽车的安
在实际应用中，需要根据具体的设备和干扰情况，选择合适的抑制方法，以达到最 佳的抑制效果。
家庭环境中的干扰抑制
家庭环境中也存在大量的电气和 电子设备，这些设备产生的电磁 干扰会影响家庭用电安全和设备
的正常运行。
常见的干扰抑制方法包括使用防 雷器、电涌保护器、滤波器等， 以减小雷电、电压波动等对家庭
用电设备的影响。
全性和稳定性。
05
结论
干的不断进步，新的干扰 抑制技术将不断涌现，如更高效 的滤波器、更强大的电磁屏蔽材
料等。
智能化
未来干扰抑制技术将更加智能化， 通过人工智能和机器学习技术，能 够自动识别和抑制各种干扰源。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来的干扰 抑制技术将更加注重绿色环保，减 少对环境的影响。
干扰及其抑制技术资料
一、 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰
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41
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二、 通过公共地线的共阻抗耦合干扰：
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一点接地原则适用于信号频率在1MHZ以下的应用领域，而对于频
率高达10MHZ以上的高频电路不适用。应采用“多点接地”，就近接地。
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干扰的叠加方式及抑制措施
• 在信号的传输过程中，特别是被测信号通 过传输线送到测量电路的过程，测量电路 易受到干扰信号的影响。这时，干扰信号 就叠加在有用信号上。
• 从叠加的方式来分，干扰有差模和共模干 扰两种。
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1.差模干扰
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低频磁屏蔽举例
多数仪器的外壳采用导磁 材料（例如：铁质机壳）作屏 蔽层，让低频干扰磁力线从磁 阻很小的磁屏蔽层上通过，使 受外壳保护的内部电路免受低 频磁场耦合干扰的影响。如果 将外壳接地，则同时达到静电 屏蔽和低频磁屏蔽的目的。
参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料
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2019/3/14
4
衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比 （ S/N ）来表示，它是指在信号通道中，有 用信号功率PS与噪声功率PN 之比，或有用信 号电压 US 与噪声电压 UN 之比。信噪比常用 对数形式来表示，单位为dB，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减 少噪声对测量结果的影响。
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路和场的干扰(电磁干扰）
路的干扰必须在干扰源和被干扰对象之 间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到 达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引 入的干扰 ；场的干扰不需要沿着电路传输， 而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源 线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如 电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合 干扰。
电磁干扰及抑制技术
电磁干扰及常用的抑制技术摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。
电磁兼容性设计是目前电子设备及机电一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。
电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。
常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。
关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地1．电磁干扰电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。
构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。
只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。
1.1 电磁干扰的分类常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。
1、按其来源分类(1) 自然干扰。
自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。
(2) 人为干扰。
由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。
2、按干扰功能分类(1) 有意干扰。
有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。
这是当前电子战的重要手段。
(2) 无意干扰。
无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。
3、按干扰出现的规律分类(1) 固定干扰。
多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。
(2) 半固定干扰。
偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。
(3) 随机干扰。
无法预计的偶发性干扰。
4、按耦合方式分类(1) 传导耦合干扰。
传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。
(2) 辐射耦合干扰。
电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备(或电路)。
1.2 电磁噪声耦合途径干扰源对电子设备的干扰是通过一定耦合形式进行的，无论是内部干扰或外部干扰，都是通过“路”(传输线路或电路)或“场”(静电场或交变电磁场)耦合到被干扰设备中的。
仪表测控系统中信号干扰的抑制
１干扰 源及 其 耦 合 方 式
１ ． １电 场 性 干 扰
动力线 、 变 频 器 及 伺 服 驱 动 器 的 输 出线 是 工 业 现
交 流电机 、 高压 电网 、 电气设备 的暂态 过程 、 雷电、 无 线 电广播 、 电视 、 雷达 、 高频感应 加热设 备 等 ， 它们 能
向周 围 的 空 间 辐 射 电磁 波 ．产 生 很 强 的交 变 磁 场 ． 处 于其 中 的 仪 表 或 信 号 电 缆 就 会 因 产 生 感 应 电动 势 而
Ｌ Ｉ Ｑ ｕ ａ ｎ ， Ｌ Ｉ Ａｉ — ｌ ｉ ａ ｎ （ １ ． Ｂ Ｅ Ｒ Ｉ Ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ １ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
系 统 解 决 方 案
－ ≯ ≯≯ ｊ ０ｌ ｌ ０
仪表测控 系统 中信号干扰 的抑制
李 全 ’ ， 李 爱 莲
（ １ ． 中冶 东方 工程 技术有 限公 司 ， 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ １ ０ ； ２ ． 华能集 团北方联 合 电力包头 第二热 电厂 ． 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ ３ ０ ）
这种磁 感应干扰 电动势 与有 用信号 串联 ． 当信号 源 与二次仪表相距较远或信号 源与干扰源较 近时 ． 干 扰尤 为突出
１ － ３电路性 干扰
在 大地 中 ．各 个 不 同点 之 间 往 往 存 在 电位 差 ． 尤 其 在 大 功 率 的 用 电设 备 附近 ． 当设 备 的绝 缘 性 能 较 差
场 中主 要 的 电场 性 干 扰 源 。这 种 干 扰 的耦 合 原 理 为 ： 在相对 的两 物体 中 ． 如 其 一 的 电位 发 生 变 化 ． 则 由 于 物 体 间 的 电容 使 另 一 物 体 的 电位 也 发 生 变 化 干 扰 源 是 通 过 电容 性 的 耦 合 在 回路 中形 成 干 扰 ． 这 是 两 电 场 相 互作用的结果 ． 如图 １ 所示 图 １中 ． 导线 １ 的 电位 会 在 导 线 ２上 感 应 出对 地
3.测控技术--抗干扰技术
图 8-16 始端阻抗匹配
始端匹配方法的优点：波形的高电平不变， 缺点：波形低电平会抬高。其原因是终端门B的
输入电流在始端匹配电阻R上的压降所造成的。显 然，终端所带负载门个数越多，则低电平抬高得 越显著。
长线驱动
• 长线驱动必须采用驱动电路和接收电路：
驱动电路：TTL差分 接收电路高，对共模干扰抑制能力越强
7.2 硬件抗干扰技术
• 硬件抗干扰技术的种类: 接地技术 屏蔽技术 长线传输的干扰及抑制 共模干扰的抑制 差模干扰的抑制 供电系统抗干扰 印刷电路板抗干扰
7.2 硬件抗干扰技术
• 7.2.1 接地技术 一 接地的基本概念 接地是将某点与一个等电位点或等电位 面之间用低电阻导体连接起来,构成一个基 准电位.
2．始端阻抗匹配
在传输线始端串入电阻R，如图8-16所示，也能基本 上消除反射，达到改善波形的目的。一般选择始端匹 配电阻R为 R＝RP－RSC （8-3） 其中，RSC为门A输出低电平时的输出阻抗。
A
R
双绞线 RP
B
在DSP与外部的SDRAM 连接的传输线上，常见的 做法是用一个33欧（TI给 的）的电阻串联实现阻抗 匹配
7.1.2 噪声的耦合方式
• 干扰信号进入测量装置的途径称为耦合方 式。干扰耦合主要有以下几种方式：静电电容 耦合、电磁耦合、共阻抗耦合及漏电流耦合。
一、静电电容耦合是两个电路间存在寄生 电容，干扰信号通过寄生电容耦合。
• 图所示为静电电容耦合的原理图。
• 静电耦合定量分析
UN
jC12 R U1 1 j (C12 C2 ) R
7.2.4 共模干扰的抑制
一、隔离技术
二、浮置技术 三、浮动电容切换法
第7章 传感器与检测系统的干扰抑制技术
第7章传感器与检测系统的干扰抑制技术教学要求1．了解噪声干扰的来源及噪声的耦合方式。
2．掌握噪声的干扰模式。
3．掌握硬件和软件抗干扰技术。
教学课时8学时教学内容:7.1 噪声干扰的形成一、干扰与噪声噪声：任何不希望有的信号，即在有用频带内的任何不希望出现的干扰。
干扰的来源：系统内部干扰；系统外部的干扰形成干扰的三个条件：干扰源、干扰的耦合通道（耦合方式）、干扰的接收电路。
干扰的耦合方式包括电容性耦合（电路的寄生电容）、互感性耦合、公共地线的耦合、漏电耦合、辐射电磁场耦合等。
PN之比，通常用S/N表示，即在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。
7.1.1噪声源1．机械干扰机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置中的元件发生振动，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的影响。
2．湿度及化学干扰当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部，降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产生原电池电化学干扰电压；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。
3．固有噪声干扰在电路中，电子元件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称为固有噪声。
最重要的固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和接触噪声等。
固有噪声可以从喇叭或耳机中反映出来，但更多的时候是反映在输出电压的无规律跳变上。
4．电、磁噪声干扰电磁干扰源分为两大类：自然界干扰源和人为干扰源，后者是检测系统的主要干扰源。
（1）自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。
后者的能量频谱主要集中在30MHz以下，对检测系统的影响较大。
（2）人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干扰源。
7.1.2噪声的耦合方式噪声要引起干扰必须通过一定的耦合通道或传输途径才能对检测装置的正常工作造成不良的影响。
常见的干扰耦合方式主要有静电耦合、电磁耦合、共阻抗耦合和漏电流耦合。
计算机控制技术课件 第7讲 抗干扰技术
第7讲 计算机控制系统的抗干扰技术
CF
CF
隔离变压器 1:1
电源变压器
~
Ui
~ ~
CF CF
Uo Ui
~
Uo
~
Ui
~
Uo
电源变压器的静电屏蔽
隔离变压器及其屏蔽
计算机控制技术
18
第7讲 计算机控制系统的抗干扰技术
2.尖峰脉冲干扰的抑制
（1）什么是尖峰干扰：尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦 波上的高能脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个 微妙，因此采用常规的抑制办法是无效的，必须采取综合治理办法。 （2）抑制尖峰干扰的几种常用方法 1）在交流电源的输入端并联压敏电阻
共模干扰示意图
计算机控制技术
11
第7讲 计算机控制系统的抗干扰技术
（3）表现方式： 对于系统的干扰来说，共模干扰大都通过差模干扰的方式表现出来。
左图所示，信号单端输入情况，Zs是信 号源内阻，Zr是系统输入阻抗。共模干 扰电压Ucm和信号源电压Us相加共同作 用于回路，此时，共模干扰全部以差模 干扰形式作用于电路。由Ucm引起系统 输入的差模电压Un1为 Zs Un1 = Ucm Z s + Zr 因为Zr>>Zs，则
Un
1 jR(C12 C2g )
jRC12
U1
式（7-1）
1）当导体2对地电阻R很小， 使jωR(C12+C2g) << 1时，式
2）当导体2对地电阻R很大， 使jωR(C12+C2g) >> 1时， 式(7-1)可以近似表示为
（7-1）可以近似表示为
U n jRC12 U1
检测信号的干扰及其抑制技术共32页PPT
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
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43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
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噪声耦合方式 耦合是指干扰信号进入仪器仪表内部的途径。 静电耦合： 静电耦合又称电容性耦合，指两个电路之 间存在寄生电容,产生静电感应,使一个电路 的电荷变化影响到另一个电路。 可通过降低接受电路输入阻抗，合理布线，以 减小分布式电容的方法减小干扰。
电磁耦合
又称感性耦合指两个个电路之间存在互感,当 一个电路上的电流变化时,在另一个电路上引 起感应电压。 共阻抗耦合
电气设备噪声源
工频干扰： 市电电压的频率为50Hz，它会以电磁波的辐 射形式，对人们的日常生活造成干扰，我们 把这种干扰称之为工频干扰。 工频干扰会对电气设备和电子设备造成干扰， 导致设备运行异常。
射频干扰： 射频是一种高频交流电,也就是通常所说的电磁 波.射频干扰就是电磁波所带来的干扰.如两个频 率相差不多的电磁波会同时被接收机接收造成 干扰. 在离发射台近的地方会有谐波干扰.干扰 其他的接收设备.发射相同频率的电磁波可干扰 敌人的电台.
避免低频干扰
到一点接地
多极放大电路的一点接地方法
避免低频干扰
从串联接地
到一点并联接地
（2）传感器接口电路的接地方式
避免共模干扰
两点接地
一点接地
（3）检测系统与计算机系统的接地方式 低电平地线、功率地线和机壳屏蔽地线应分开设 置，但最后要汇集起来，通过专用地线与大地连接构 成“一点接地”的地线系统。
（3）电缆屏蔽层的接地：当一个不接地的信号源连接 一个接地的放大器，电缆屏蔽层接到放大器公共端。反之 应接到信号源公共端。 （4）屏蔽接地方式随屏蔽目的而不同。 3.常见电路及用电设备的接地方式 （1）印刷电路板内的接地方式: 低频电路一点接地 高频电路多点接地
单极放大电路的一点接地方法
从任意点接地
火花放电噪声 火花放电产生的噪声干扰，主 要是大自然现象的天电(雷电)干扰，同时还有 电气设备、大功率开关触点、汽车发动机的点 火装置等引起的干扰。雷电作为大自然现象的 典型代表，是大气层中产生火花放电噪声的主 要原因，可以在低频至高频或更高频率范围内 造成干扰，可以传播到很远的距离。
放电管噪声：放电管放电属于辉光放电或弧光 放电，通常放电管具有负阻特性，所以和外电 路连接时容易引起振荡，此振荡有时可达甚高 频段。
模拟通道的共模干扰CMN
由于传输线具有一定的电阻值导致被测信号电 压的参考接地点与模数转换器输入端的参考接 地点之间存在电位差，使模数转换器两个输入 端上造成干扰，称为共模干扰。 一般在测控系统中被测信号有单端对地输入和 双端不对地输入两种输入方式。
数字通道的内源干扰和外源干扰
内源干扰：测控系统的内部干扰，主要是各组成 部分在运行时形成的干扰，如逻辑电路在过渡过 程中工作时形成的电流变化通过电路阻抗、电源 内阻、地线、电源线、信号线形成尖峰现象影响 系统运行。 外源干扰：一般指逆变器干扰、空间电磁场干 扰、电网浪涌电压干扰等。
2.退耦滤波器 当同一个直流电源同时对几个电路供电时,应在每个电 路的电源进线侧设置退耦滤波器，以避免电源内阻的干扰。
+
直 流 电 源
退耦滤波器2
退耦滤波器1
-
退耦滤波器安装注意事项： （1）滤波器进出电缆注意屏蔽与接地。 （2）浮地系统中，滤波器外壳应与设备外壳绝缘。 （3）设备和滤波器均可靠接地，浮地系统隔离接地。
隔离技术
1.变压器隔离：如晶闸管的门极触发电路。 2.光电耦合隔离：如变频器中功率晶体管的驱动电路。
滤波技术
1.交流电源进线对称滤波器 （1）高频干扰电压对称滤波电路
简化 电路
线间电压滤波器
线间电压对地电压滤波器
（2）低频干扰电压对称滤波电路
2.直流输出滤波器
滤低频电容 滤高频电容
滤低频电容
滤高频电容
散粒噪声是由形成电流的载流子的分散性造成 的，在大多数半导体器件中，它是主要的噪声 来源。在低频和中频下，散粒噪声与频率无关 （白噪声），高频时，散粒噪声谱变得与频率 有关。
接触噪声：
也称为剩余噪声，是电流在电阻中流过时 产生的，噪声的能谱与频率成反比。故又称为 1/f噪声。是低频电路中最主要的噪声。
接地电阻小于10欧
（4）电缆屏蔽层的接地方式 如检测电路是一点接地，电缆屏蔽层也要一点接地。
传感器测接地 放大器测未接
两测都接地
传感器测未接 放大器测接地
两测都接地
浮空技术
如果检测输入放大器的公共线，既不接机壳也不接大 地，即称为浮空。浮空比接地具有更强的共模干扰抑制能 力。
浮空不是绝对的，原因是寄生电容的存在。
7.4 常用抗干扰措施
采用隔离变压器
电网与数据采集系统分别有各自的地线。在应用中，如果直接 把数据采集系统与电网相连，两者的地线之间就存在了地电位 差Ucm。当此电压存在时，就会形成环路电流，造成共模干扰。
加入隔离变压器，使电网地线的干扰不能进入系统， 从而保证数据采集系统饿可靠工作。
采用电源低通滤波器
ห้องสมุดไป่ตู้ 辐射电磁场耦合：
辐射电磁场耦合指无线电装置不断向外发射 电磁场,仪器若置于这种发射场中,就会感应到 与发射电磁场成正比的感应电动势而形成干 扰。
7.2 干扰的种类 噪声源产生的噪声通过各种耦合方式进入测控 系统，对其产生干扰。 模拟通道的常模干扰NMN 指叠加在被测直流信号上的交流信号。 分为内源常模干扰和外源常模干扰。 内源： 检测回路上元器件本质上存在的干扰。 外源： 外电磁场通过各种耦合途径进入检测回 路的干扰。
PS PN
2 0 lg
US U
N
有用信号的功率PS 有用信号的电压US 噪声的功率PN 噪声的电压UN 可知信噪比越大，噪声的影响越小。
噪声源，大概可分为三类： 1、放电噪声源
由各种放电现象产生的噪声。
电晕放电 ：气体介质在不均匀电场中的局部自持 放电。是最常见的一种气体放电形式。在曲率半 径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过 气体的电离场强，使气体发生电离和激励 ，因而 出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到 光亮 ，并伴有咝咝声。
7.3 常用的干扰抑制技术
屏蔽技术
屏蔽技术利用低阻材料或磁性材料，可隔离电磁干扰。
屏蔽的目的就是隔断场的耦合。
一般分为静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽。
1. 静电屏蔽 利用导电性能良好的金属作成屏蔽盒，并将其接地， 可以保护内部电路免受静电场的干扰。 2. 电磁屏蔽 利用导电性能良好的金属作成屏蔽层，利用涡流作用， 阻断高频电磁场的能量；如果加上接地，也可以防止静电 干扰；还可以削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合所产 生的干扰。 3. 低频磁屏蔽 对低频磁场干扰，要用高导磁材料作屏蔽层。 4. 驱动屏蔽
共阻抗耦合是由于两个及以上电路中共用一个 阻抗,当一个电路中有电流流过时,在另一个电 路上产生干扰电压。共阻抗耦合有3种。
1)电源内阻共阻抗耦合。用一个电源对几个电子 线路或传感器供电时,高电位电路或大电流的输 出电流流经电源,由于电源内阻的存在,在电源内 阻上的压降就转换成干扰源。
2)公共地线共阻抗耦合。在仪器仪表的公共地线 上,有各种信号电流流过,由于接地线存在阻抗,在 接地线上就形成干扰电压。
电网中存在的干扰大部分是高次谐波，因此采用低通 滤波器来滤除大于50Hz的高次谐波，以改善电源的波 形。
由电容和电感组成的滤波网络，能滤除电网噪声。
使用低通滤波器的注意事项： ①低通滤波器本身应评比，而且屏蔽盒与系统的机壳要保持良好的接触； ②为减少耦合，所有导线要靠近地面走线； ③低通滤波器的输入与输出要进行隔离； ④低通滤波器的位置应尽量靠近需要滤波的地方，其间的连线也要进行屏蔽。
电子开关：
电子开关虽然在通断时并不产生火花，但由于 通断速度极快，使电路中的电压和电流变化过 快，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。
固有噪声源：
热噪声
散粒噪声： 散粒噪声是半导体的载体密度变化引起的噪声。
散粒效应噪声是Schottky于1918年研究此类噪 声时,用子弹射入靶子时所产生的噪声命名的。 因此,它又称为散弹噪声或颗粒噪声。
采用交流稳压器 用来保证交流供电的稳定性，防止交流电源的过压 或欠压。 系统分别供电 为了阻止从供电系统串入的干扰，一般采用下图所 示的供电线路。
第七章 干扰及干扰的抑制技术
7.1 噪声与噪声耦合方式 噪声:指在信号检测的领域内,检测系统检测和 传输的有用信号以外的一切信号均称为噪声。 信噪比：信噪比，英文名称叫做SNR或S/N （SIGNAL-NOTICE RATE)，是指一个电子设 备或者电子系统中信号与噪声的比例。
S / N 2 0 lg
3)信号输出电路共阻抗耦合。当仪器仪表的信号 电路有几路负载时,任何一个负载的变化都会通 过输出的共阻抗耦合而影响其他输出电路。
漏电流耦合： 由于绝缘不良，由漏电路经绝缘电阻的漏电流 引起的噪声干扰。 传导耦合： 传导耦合指经过导线检拾到噪声,再经导线传 输到仪器仪表电路而形成的干扰。常见的是电 源线噪声,它把交变磁场感应到电源回路形成 感应电压,再经该电源线传输到各处的电路造 成干扰。
利用1:1的电压 跟随器电路，迫使 被屏蔽导体B与屏蔽 层D等电位。
接地技术
正确接地可以消除各电路电流流经公共地线时产生的 躁声电压，可抑制电磁场和地电位差的干扰。 1.“地线”的种类： （1）屏蔽接地线及机壳接地线--实现对电磁场的屏蔽。 （2）信号接地线---分别设置的“模拟地”与“数字 地”。 （3）功率地线---大电流网络部件的零电平，本身干 扰作用大，与信号地互相绝缘。 （4）交流电源地线---交流电源地线N本身是一个躁声 源，必须与直流地线相互绝缘。 2.接地设计注意事项： （1）高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。 （2）交流地、功率地、信号地线不能共用。