检测系统抗干扰技术
自动检测系统中的接地抗干扰技术
图 １ 单级 电路的一点接地 ２ 、多级 电路 一点接地
图 ２（）所示 多级 电路 中，利用一 段公用 地 线后 ，再 ａ 点接地 ，它虽然避免 了多点接地可能产生的干扰 ，但是这
段公用地线 上却存 在着 Ａ、Ｂ、Ｃ三点不 同 的对地 电位差 。
免形 成地环路 。现将几种实用接地抗干扰措施介绍如下 。
自动检测系统在工作 的过程 中，不可避免地受 到外部和 内部 的各种因素的干扰，干扰在测试 系统 中是无用 信号 ， 不 但会造成测量误差 ，有 的甚至会引起 系统的紊乱 ，导致测量
系统不能正常工作 。因此在 自动检测装置的设 计、制造 、安 装和使用中必须充分注意抗干扰 问题 ，对系统 实施有效 的干 扰抑制措施。 抑制干扰 的基本措施 中消除干扰源是最有效、最彻底 的 方法 ，但实际上不 少 干扰 源是不 可消 除的 ，但 可抑制 其强
干扰的最常用的、行之有 效的接地抗干扰技 术。
关键词 ：接地 ；抗干扰 ；自动检测 系统
中图分类号 ： Ｐ ７ 文献标识码 ：Ｂ 文章 编号：１０ ９ ２ （０ ６ ０ — ０ ３ ０ Ｔ ２４ ０９ ５ ２ ２ ０ ） ２ ０ ２ — ２
Ｇｒ ｕ ｎ ｃ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｎ Ａｕ ｏ Ｅｘ ｍｉ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｎｄ Ｃｏ ｎｅ ｔｏ ｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｔ ａ ｎ ｔｏ ｙ ｔｍ
ＬＩ Ｚ ａ ｐｎ Ｕ ｈ ｏ— ｉｇ
（ｉ ｉ ｇＶ ｃｔ ｎｌ Ｔｅｈ ｉ ｌ ｏ ｅｅ Ｊ ｊ ｎ ｉ ， ｉ ｇ ｉ ｍｖｎｅ ３ ０ ０ Ｊ ｊｎ ｏａｉ ａ ＆ ｃｎｃ ｌｇ ， ｉ ｉ ｇＣｔ Ｊ ｎｘ ｌ ，３２ ０ ） ｕａ ｏ ａＣ ｌ ｕａ ｙ ａ Ｐ ｃ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｒｅ ｉ ｏｖ ） ｓｌｓ ｇ ａｓｉ ｕｏｅ ａ ｎ ｔ ｎｓｓｅ ，ｉ’ ｅｅｓｒ ａ ｅａ ｐｏ ｒ ｓｒ ｃ ： ｎ ｏｄ ｒｔ ｄｓ ｌｅｓｍｅｕ ｅｅｓ ｉｎ ｌ ｎａ ｔ ｘ ｍｉａｉ ｙｔｍ ｔ ｓｎ ｃｓａｙ ｔ ｔｋ ｐ ｒｐ — ｏ ｓ ￣ ｓ ｏ ｏ ｉ
任务十 检测技术与抗干扰技术
图 10-10 共阻抗耦合等效电路
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四
常用的抑制干扰的措施
为了保证测量系统的正常工作，必须削弱和防止干扰 的影响，如消除或抑制干扰源、破坏干扰途径以及消除被 干扰对象(接收电路)对干扰的敏感性等。通过采取各种抗 干扰技术措施，使仪器设备能稳定可靠地工作，从而提高 测量的精确度。 常用的抗干扰技术:接地技术、屏蔽技术 、浮空。
任务十 检测技术与抗干扰技术
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任务要求
熟悉检测技术、测量方法、检测系统的构 成及分类，掌握数据处理的方法 掌握干扰产生的原因、类型、干扰信号的 耦合方式和常用的抑制干扰的措施
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任务十 检测技术与抗干扰技术
1
情境一
检测技术
2
情境二
抗干扰技术
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2. 静电电容耦合
静电电容耦合是由于两个电路之间存在寄生电容， 产生静电效应，使一个电路的电荷变化影响到另一个电 路。
图 10-8 静电电容耦合
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3. 漏电流耦合
由于绝缘不良，流经绝缘电阻R的漏电流IN作用于有关 电路引起的干扰，称为漏电耦合。一般情况下，漏电流耦 合可以用图10-9所示等效电路表示。
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二 干扰的类型
根据干扰产生的原因，通常可分为以下几种类型。 1. 机械干扰 2. 热干扰 3. 光干扰 4. 湿度干扰 5. 化学干扰 6. 电磁干扰
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三
干扰信号的耦合方式
干扰信号进入接收电路或测量装置内的途径，称 为干扰信号的耦合方式。干扰的耦合方式主要有：电 磁耦合、静电电容耦合、漏电流耦合、共阻抗耦合。
传感器中使用的抗干扰技术
传感器中使用的抗干扰技术1.1绕线技术：通过绕线使传感器输出电缆进行电磁屏蔽，减少外部电磁干扰对传感器的影响。
1.2金属屏蔽技术：在传感器的外壳或电路板上添加金属屏蔽层，阻挡外部的电磁干扰。
1.3增加滤波器：在传感器的电路中增加低通、高通或带通滤波器，滤除干扰频率的信号。
1.4增加隔离器：将传感器与被测对象的电路隔离，阻止干扰信号的传播。
1.5引入可变增益放大器：根据不同的工作环境，通过调整放大器的增益，提高传感器的输入信号与干扰信号的动态范围。
2.1数字滤波技术：通过数字信号处理算法，滤除干扰信号，提取有效的测量信号。
2.2校正算法：通过对不同工作环境下的干扰信号的分析和建模，设计相应的校正算法，消除干扰对测量结果的影响。
2.3故障诊断技术：通过对传感器输出信号的监测和分析，检测传感器是否受到干扰或故障，并提供相应的补偿或报警。
2.4信号处理算法：通过对传感器输出信号进行处理，提取有效信息，滤除干扰信号。
2.5信号采样技术：通过合理的采样频率和采样精度，提高传感器对有效信号的采样率，减少干扰信号的干扰。
3.电磁兼容性设计技术3.1地线设计：合理设计传感器的地线布线，减少电磁辐射和电磁感应。
3.2电源线设计：合理设计传感器的电源线布线，减少电磁干扰和电磁感应。
3.3路由规划：合理规划传感器的布线路径，尽量避免与其他电磁源的干扰。
3.4屏蔽灵敏部件：对于传感器中的灵敏部件，如ADC等，使用合适的屏蔽措施，减少电磁干扰。
3.5系统排布：合理布置传感器系统中各个模块的位置和间距，减少它们之间的电磁干扰。
4.地址编码技术4.1使用独特的地址编码：将每个传感器分配一个独一无二的地址，通过地址编码来区分传感器之间的信号。
4.2增加容错机制：在地址编码中增加冗余信息，使得接收端能够校验传输的地址信息是否正确。
4.3时钟同步：通过时钟同步技术，使得传感器能够在相同的时间窗口内发送和接收信号，避免信号混淆和干扰。
抗干扰技术
§2.1 干扰的来源和传播途径
2、串模干扰 、串模干扰 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰， 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。
常用的干扰抑制技术
屏蔽技术 接地技术 浮置 平衡电路 滤波技术
静电屏蔽 在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位。静电屏蔽就是利用了与大地相连 接的导电性良好的金属容器，使其内部的电力线不外传，同时也不使外部的电力线影响其 内部。 静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合 而产生的干扰。 在电源变压器的一次、二次侧绕组之间插入一个梳齿形薄铜皮并将它接地，以此来防止 两绕组间的静电耦合，就是静电屏蔽的范例。 电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体，内产 生涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。 若将电磁屏蔽层接地，则同时兼有静电屏蔽的作用。也就是说，用导电良好的金属材料 做成的接地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用 低频磁屏蔽 在低频磁场干扰下，采用高导磁材料作屏蔽层以便将干扰磁力线限制在磁阻很小的磁屏 蔽体内部，防止其干扰作用。 通常采用坡莫合金之类的对低频磁通有高导磁系数的材料。同时要有一定的厚度，以减少 磁阻。
N N
§2.1 干扰的来源和传播途径
二、 干扰的作用途径
1、静电耦合 、 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。系 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间， 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间，变压器 线匝之间的绕组之间以及元件之间、 线匝之间的绕组之间以及元件之间、元件与导线之间都 存在着分布电容。 存在着分布电容。具有一定频率的干扰信号通过这些分 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。
测试系统抗干扰技术浅析
在 测 试 系 统 中各 种 噪 声源 的 噪 声 ， 必 然 要 通 过 各 种 耦 合
通 道 进 入 仪 表 ，对 测 量 结 果 引 起 误 差 。 根 据 干 扰 进 入 测 量 电 路 方式 不 同 ，干 扰 可 分 为 羞 模 和 共 模 干 扰 。
常 见的差模干扰有 ：外交 变磁 场对 传感器 的一端进行 电 磁 耦合；外高压交变 电场 对传感器 的 一端进行漏 电耦合 。针 对 具体情况可 以采用双绞信 号传输线、传感耦合端加滤波 器 金属隔离线屏蔽等措施消 除差模干扰 。
的方法有 以下几 。
１ 屏蔽与接地 ．
用一个将信号源或测量 电路包起来 ，使 信号不受外界电 磁信号的干扰 。但是 ，只加一个屏 蔽罩还 不能起 到屏蔽的作 用，只有正确地解决屏蔽 与接地 问题 ，才能使干扰的影响大 为减小。从实践归纳出屏蔽 的规则：静 电屏蔽罩要使之有效 ， 就得在屏蔽 内信号源接地 处与零信 号基 准电位相连接 。为 了 减少这种 干扰 ，通 常将测量 电路浮接 ，如图 １所示 。测量 电 路 的信号线不能与屏蔽罩相连接 ，信 号线及 信号屏蔽线相接
程 系教师 ，从事供用 电技 术教 学
．
３ ． ０
维普资讯
传 感器
测 量 电路
～
１采用 隔离措施 ．
将变 压器一次侧绕 组进行屏 蔽，并将屏蔽接地 ，二次侧 绕组也应 同时屏蔽，如图 ３所示。二次侧绕组屏蔽接地点应 使漏 电流不经过测量 电路、信号源及 输入线路 部分 。采 用中 间抽头 的二次侧绕 组，因为屏蔽投放 在中 间抽头上 ，漏 电流 经分布 电容 闭合 到中间抽 头，而不流经负载。
【 中图分类号 】Ｔ ２ ６ Ｐ ０
【 文献标 识码 】Ａ
检测系统的抗干扰技术
• 引言 • 检测系统干扰来源 • 抗干扰技术分类 • 抗干扰技术在检测系统中的应用 • 抗干扰技术的发展趋势和未来展望
01
引言
背景介绍
检测系统在工业生产、医疗诊断、环 境监测等领域广泛应用，但在复杂的 环境中，检测系统容易受到各种干扰 的性能要 求越来越高，抗干扰技术成为保障检 测系统稳定运行的关键因素。
抗干扰技术的重要性
在复杂的环境中，抗干扰技术能 够提高检测系统的稳定性和可靠 性，保证测量结果的准确性和可
靠性。
抗干扰技术能够提高检测系统的 适应性和应用范围，使其在各种
恶劣环境下仍能正常工作。
抗干扰技术能够提高检测系统的 安全性和可靠性，避免因干扰引 起的误操作或故障对生产和生活
造成影响。
02
常见的抗干扰措施包括：电磁屏蔽、 滤波技术、接地技术、软件抗干扰等。
智能家居系统的抗干扰策略
智能家居系统的抗干扰策略主要是为了 保证家居设备的正常运行和数据传输的
稳定性。
常见的抗干扰策略包括：信号线屏蔽、 滤波技术、软件抗干扰等。
这些技术的应用能够有效地抑制外界电 磁噪声和电气噪声对智能家居系统的影 响，提高系统的稳定性和可靠性，提供
常见的抗干扰设计方法包括：信号线屏蔽、接地技术、滤波技术、隔离技术等。
这些技术的应用能够有效地抑制电磁干扰、电气噪声等对检测系统的影响，提高检 测系统的可靠性和稳定性。
医疗设备的抗干扰措施
医疗设备的抗干扰措施主要是为了保 证设备的正常运行和检测结果的准确 性。
这些技术的应用能够有效地抑制外界 电磁噪声和电气噪声对医疗设备的影 响，提高设备的稳定性和可靠性，保 障患者的安全。
扰。
通过增加系统的冗余量， 提高系统的容错能力， 降低因干扰导致的错误。
振动、位移监测系统装置抗干扰的分析研究及技术措施
等多方面原因， 监测系统干扰信号的影响较大 。 导致 机器 由于振动过高停机等 ， ： 如 由各种 高频 、 中频发
生装置、以及各种电火花等产生的高频 电磁波向周 围空间辐射， 形成电磁辐射干扰 ， 雷电和宇宙空间也
实验数据表 ）其 次为 电焊机 。其他用 电器 （ ； 如切割 机、 电钻等） 使用时的电磁辐射干扰影响较小。从而 界定了干扰信号发生的主要来源（ 见实验数据表） 及
冶 金 动 力
ＭＥＴＡ ｌＧＩ Ｌ Ｉ ＥＲ Ｉ Ｊ ＣＡ Ｐ Ｊ ｉ
２ １ 年第 ４ ００ 期 总 第 １０期 ４
振动 、 位移监测系统装置抗干扰 的分析研究及技术措施
张德 军
（ 重庆朝 阳气体有限公司技术发展部 ， 重庆 ４ ０ ８ ） ００ ０
【 摘 要 】主要介绍了振动、 位移检测系统干扰产生的原因， 并根据分析结果制定了有效的抗干扰措施，
【 ｅ ｏｄ】ｉｅｅｅｃ ｏｒ ；ｈ ｌ ｉｌ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｎ ｒｒ ｅｓ ｃ ｓｉｄ ｓａ ｔ ｎ ｆ ｕ ｅ ｅ ； ｏｔ
１ 干扰信号的产生来源研究
目 ，我公司各机组安装有派力司和本特利的 前 振动 、转速监 测装 置多套 。如 ： １ ００ ｍ／、 １ ８ ０ ３ ２ ｈ １ ０ ３ 、０ ００ ｍ／、 ０ ３ ８０ ０ｍ／ １ ０ ３ ６ ００ ｍ／ ｈ ｈ ｈ等制氧机组 的空压机安装了本特利振动、 位移监测系统 ， 氧压机 安装了派利斯的振动、 位移监测系统 ， 膨胀机安装了 派利斯转速监测装置 ，同时 １液化装置、 液化装 置都安装了派利斯振动 、 位移和转速监测装置 ， 供氮 中心的 ６０ ０ ｍ 高压氮氮压机安装 了本特利振 ０ ％
对 干扰 的进一步研究 提出了新 方 向。 【 关键词 】干扰源 ； 屏蔽 ； 隔离 【 中图分类号】Ｔ ４ Ｈ５ 【 文献标识码】Ｂ 【 文章编号 】１０—７４ ００ ４０３—３ ０６ ６６（ １） —０ ８０ ２ ０
第七章检测系统抗干扰技术-PPT
7.2 干扰的引入
7.2.1 串模干扰
串模干扰的等效电路如图6.1所示。其中，Us
为输入信号，Un为干扰信号。抗串模干扰能力用
串模抑制比来表示：
SMR 20 lg U cm Un
(6.3)
检测
式中：Ucm为串模
干扰源的电压峰值；
系统
Un Us
Un为串模干扰 图6.1 串模干扰等效电路
引起的误差电压。
10
7.1 干扰的分类
电源干扰 对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为
普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用中， 大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系 统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引 起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等， 这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些 电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部 的电路，从而对系统造成极大的危害。
7.3.2 接地的类型 检测系统的接地主要有二种类型：
保护接地： 保护接地是为了避免因设备的绝缘损坏或性
能下降时，系统操作人员遭受触电危险和保证系 统安全而采取的安全措施。 工作接地：
工作接地是为了保证系统稳定可靠地运行， 防止地环路引起干扰而采取的防干扰措施。
30
7.3 干扰的抑制方法
一点接地和多点接地
一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则
是高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。
因为在低频电路中，布线和元件间的电感并不是大
问题，而公共阻抗耦合干扰的影响较大，因此，常
以一点为接地点。高频电路中各地线电路形成的环
路会产生电感耦合，增加了地线阻抗，同时各地线
之间也会产生电感耦合。在高频、甚高频时，尤其
双输入线中感应产生的干扰电动势E1及E2也 具有相似的性质。即当E1＝E2时，产生共模 干扰；当E1≠E2时，既产生共模干扰又产生差 模干扰电动势En＝E1－E2。
动态测试中的抗干扰技术
（ｏｌ ｅ ｆｉｆｒ ｔｎＳｉ ｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｎｒｌ ｏ ｔ ｉｅｓｙ Ｃ ａｇｈ ０ ５Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｎｏｍａｉ ｃ ｎｅａｄＥ ｇｎｅｉ ， ｅ ｔ ｕｈＵｎｖｒｉ 。 ｈｎｓａ １ ７ ，ｈｎ） ｅ ｏ ｏ ｅ ｎ ａＳ ｔ ４０
测试系统用以测量模拟量 、 数字量等信号， 测试仪器 内部电路有模拟电路 、 数字电路、 脉冲电路等 ， 以 所
接地情况 比较复杂 ， 有数字地 、 模拟地 、 机壳等 ， 而模 拟地又可分为直流地和交流地 。接地不好 ， 也有引 发多时序现象的可能 ， 这种情况在试验中曾出现。
电路 ， 每个测点得到四个或三个结点 ， 四芯屏蔽电 用 缆线引至桥盒 ， 各结点对应相接。桥盒与动态应变 仪对应通道相连接 ， 动态应变仪输 出电压信号 由数
在火车高速运行 的动态测试 系统 中， 经常会遇
到各种各样的干扰 ， 通过监测系统波形 ， 发现干扰源 主要为 来 自火 车 高速 运 行 时 铁 轨火 花 干扰 、 电源 系
１ 抗干扰基本原则及测试 系统 中的干 扰因素
测试系统 中， 经常会遇到各种各样的干扰 ， 这种 干扰有外部 的， 也有测 量仪器 内部元 器件产生 的。
件采集 、 显示 、 保存。在高速铁路动态测试 ， 火车运 行一次成本高 ， 测试前需要做好充分准备工作 ， 将仪
器调试到最佳工作状态 ， 充分考虑到各方 面干扰 并
因素。从测试系统可 以看 出， 同于其他测试 的是 不 火车运行速度非常快 ， 测试仪器需快速反应 ， 从人员
安全出发 ， 测试系统离传感器距离较远。
收稿 日期 ：０ ５０ ．７ ２ ０ ．６１ 基金项 目： 铁道部项 目：０ ０ ４ ２ ０ Ｇ ８Ｆ 作者简介 ： 朱利香 （９ ５ ， ， １６ 一）女 湖南邵 阳人 ， 副教授 。
几种抗干扰技术在自动化计量测试系统中的应用
几种抗干扰技术在自动化计量测试系统中的应用张丽梅(91388部队96分队，陈新宁广东湛江524022)《鬃滋鬻鬻鬃攀鬻爨鬻豢i自动化计量测试系统{以下简称自测系统)测试数据的精度和准确性不仅与计量标准指标的高低有关系，有时一些随机的因素也可能导致自测系统数据错误、状态混乱以及性能不稳，所以系统的可靠性和稳定性对测试数据精度和准确性也有很大的影响。
由数控系统及数控技术实现的自测系统的可靠性和稳定性主要是通过数控系统的抗干扰设计实现的，因此，抗干扰设计是研制自测系统过程中一个非常重要的方面。
著要有效的抑制干扰，找到干扰源，防患于源处是积极的措施。
1系统的干扰源分析自测系统的干扰主要来自以下几个方面：1．I电源系统引入的于扰在自测系统的数控部分通常使用小尺寸，高效率的开关直流电源。
这种稳压电源，如果滤波电容上积蓄的能量使端电压某一值不能保证控制系统要求的电压时，就会被控制系统认为电源断电，按停电处理，使测试系统瞬间停机，这样无疑会给计量测试带来严重的影响。
12导线相互耦合干扰在测试系统内部有许多导线，导线之间的互相耦合是干扰系统工作的原因之一。
这种耦合可以分为：同一电路板内电路间的耦合、板问耦合、I ／0信号线间的耦合以及电源线于系统的耦合。
从性质上看，这些耦合一般都是电场耦合或磁场耦合。
13自然干扰自然干扰是指大气层发生的自然现象所引起的干扰，以及来自宇宙的电磁波辐射干扰，如雷电、大气底层电场的变化、电离层变化及太阳黑子的电磁辐射等，其中雷电干扰最为严重。
雷电不仅能造成回路的强干扰，有时还会烧毁输入模块。
14温、湿度硬腐蚀一t 生4"-质对可靠性的影响尽管计量标准设备在进行计量测试时一般都会有检定规程具体的环境要求做保障，但是由于系统存放环境的不同，使用地区常年温湿度的差异，比如我单位地处南方海滨，常年高温、高湿，存放环境不可能完全保证，这样就可能会使电路板腐蚀，接插件氧化等造成接触不良，影响系统可靠性，因此，应尽量保持环境干燥，少用接插件及IC 插座，采用直接焊接的方法互连，必要的接插件或连接器最好采用镀金或其他的防腐处理。
测控系统中单片机抗干扰技术
第29卷 第3期2008年9月内蒙古农业大学学报Journal of Inne r Mongolia Agricultura l Universit yVol .29 No .3Sep .2008测控系统中单片机抗干扰技术3曲 辉, 郗福兵, 张海军(内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018)摘要: 目前,单片机应用系统已在工业测控领域中得到广泛的应用,由于单片机对干扰属于敏感器件,容易受到干扰影响,导致整个测控系统瘫痪,因此在系统设计上充分考虑抗干扰设计,提高系统的可靠性尤为重要。
本文根据干扰的来源,从硬件、软件两方面展开避错、纠错设计,研究分析了测控系统中单片机系统抗干扰的解决措施。
关键词: 单片机; 抗干扰; 硬件; 软件中图分类号: TP332.3 文献标识码: A 文章编号:1009-3575(2008)03-0191-03THE ANT I -JA MM ING TECHOLO G Y O F SING L E CH IPM I CROCOM PUTER O N M EASURE M ENT AN D CO NTROL SYSTE MQU Hui, Xi F U -bing, ZHA N G Hai -jun(College of Mecha nica l a nd E lectrica l Engineering,Inner M o ngolia Agricultura l U niv ersity ,Huhhot 010018,China )Ab stra ct: A t p re s ent,app licati on system of single chi p m icroco mputer has been extensively app lied in industry mea s ure m ent and control field a lready,because single chip m ic r ocompute r for jamm ingwas sensitive device,s o it wa s unde rg one j amm i ng influence ea si 2l y,whi ch can caused the entire measure m ent and contr ol s ystem t o be pa ralyzed .The refore,in order t o ra ise syste m atic re liability,anti -ja mm i ng de signing need to be fully considered on System De signing .This pape r adopted the desi gn of av oiding and rectifyingw r ong fro m both the ha rd ware and s oft w a re,studied and analyzed res olve mea sures of Single chi p m icroco mputer anti -j amm ing on mea sure 2ment and control s ystem according t o jamm ing s ources .Key wor ds: Singl e chip m i c rocompute r; anti -ja mm i ng ; hard wa re; s oft wa re引言目前,单片机应用系统在工业测控领域中得到广泛的应用,单片机系统的可靠性越来越受到人们的关注。
抗干扰技术
+Q
A
+Q A
B +Q
A
B
图6-2-2 静电屏蔽原理图
静电屏蔽可以防止静电耦合干扰，用它可 静电屏蔽可以防止静电耦合干扰， 消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦 合而产生的干扰。 合而产生的干扰。 在电源变压器的原边与副边绕组之间， 在电源变压器的原边与副边绕组之间， 插入一个梳齿形导体，并将其接地， 插入一个梳齿形导体，并将其接地，以此来 防止两绕组之间的静电耦合，这是静电屏蔽 防止两绕组之间的静电耦合， 的典型应用之一。 的典型应用之一。
三、常用抗干扰技术
1、屏蔽技术
A、静电屏蔽 静电屏蔽 由静电学可知， 由静电学可知，处于静电平衡状态下的导体内 部无电力线， 即各点等电位。 部无电力线， 即各点等电位。利用金属导体的这一 性质，并加上接地措施， 性质，并加上接地措施， 则静电场的电力线就在接 地金属导体处中断，从而起到隔离电场的作用。 地金属导体处中断，从而起到隔离电场的作用。如 所示。 图6-2-2所示。
图6-2-5
单级电路一点接地方式
★系统一点接地
对于一个包括传感器（信号源） 对于一个包括传感器（信号源）和测量装置的检 测系统，也应考虑一点接地。如图6 所示。 测系统，也应考虑一点接地。如图6-2-6所示。图(a) 采用两点接地， 采用两点接地，因地电位差产生的共模电压的电流要 流经信号零线，转换为差模干扰，造成严重影响。 流经信号零线，转换为差模干扰，造成严重影响。图 (b)中改为在信号源处一点接地 中改为在信号源处一点接地， (b)中改为在信号源处一点接地，干扰信号流经屏蔽层 而且主要是容性漏电流，影响很小。 而且主要是容性漏电流，影响很小。
驱动屏蔽 D、驱动屏蔽
驱动屏蔽又称“电位跟踪屏蔽” 驱动屏蔽又称“电位跟踪屏蔽”，就是用被屏蔽导 体的电位通过1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电位， 1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电位 体的电位通过1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电位， 其原理如图6 所示。 1∶1电压跟随器是理想的 电压跟随器是理想的， 其原理如图6-2-4所示。若1∶1电压跟随器是理想的，则 导体B与屏蔽层C二者等电位，于是在二者之间无电力线， 导体B与屏蔽层C二者等电位，于是在二者之间无电力线， 各点等电位。 这说明， 噪声源导体A 各点等电位。 这说明， 噪声源导体A的电场影响不到导 尽管导体B与屏蔽层C之间有寄生电容存在，但因B 体B。尽管导体B与屏蔽层C之间有寄生电容存在，但因B 等电位，故此寄生电容不起作用。 与C等电位，故此寄生电容不起作用。 因此驱动屏蔽能 有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。 有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。
集成电路设计中抗干扰技术与性能验证详解
集成电路设计中抗干扰技术与性能验证详解近年来，随着集成电路技术的迅猛发展，电子设备的功能日益复杂，因此抗干扰技术在集成电路设计中显得尤为重要。
本文将详细阐述抗干扰技术在集成电路设计中的应用以及相应的性能验证方法。
首先，我们将介绍抗干扰技术在集成电路设计中的重要性。
随着集成度的提高，集成电路上的元件和线路密集度也相应增加，这导致相互之间的电磁干扰问题日益凸显。
电磁干扰会引入噪声信号，使电路发生误动作、产生错误的计算结果甚至严重破坏整个系统的正常工作。
因此，抗干扰技术是确保集成电路的稳定性和可靠性的关键因素之一。
抗干扰技术主要包括电源抗干扰、布局抗干扰和线路抗干扰。
电源抗干扰主要通过滤波、屏蔽和隔离等手段来减少电源上的噪声干扰。
布局抗干扰则通过合理分配集成电路的布局，将敏感电路和干扰源之间的距离最大化，以降低干扰的传播。
线路抗干扰则涉及信号处理的抗干扰方法，例如差分信号传输和干扰源的去耦等。
在集成电路设计中，这些抗干扰技术需要与系统级抗干扰策略相结合，以解决电路设计中的各种干扰问题。
为了验证集成电路的抗干扰性能，性能验证方法也显得尤为重要。
性能验证主要包括功能性验证和可靠性验证。
功能性验证旨在确保电路的基本功能是否正常，可以通过信号发生器和逻辑分析仪等工具进行测试。
而可靠性验证则主要针对电路对外部干扰的响应能力，例如电磁辐射和射频干扰等。
可靠性验证通常借助专业软件模拟工具进行仿真和模拟，以评估电路在实际工作环境中的可靠性。
另外，抗干扰性能的验证也需要从系统级进行考虑。
在设计验证阶段，可以使用系统仿真工具来评估整个电子系统的抗干扰性能。
通过在仿真环境中模拟各种干扰和应对策略，可以得出系统在不同工作条件下的性能表现，从而指导整个系统的设计和优化。
除了抗干扰性能的验证，集成电路设计中还必须考虑到功耗和可靠性等因素。
功耗方面，集成电路设计需要尽量降低功耗，以满足电子设备对能源的高效利用要求。
可靠性方面，集成电路设计需要充分考虑环境因素、制造工艺和使用寿命等，以确保电路在长期运行中不会出现故障。
仪器仪表测控系统的干扰源及抗干扰技术思路
（） １ 内部干 扰 源 ：内部 干 扰 是应 用 系统 本 身
引起 的各 种 干扰 ， 括 固定 干扰 和过 度 干 扰 。 固 包 定 干扰是 指信 号 间 的相 互 串扰 、 长线 传 输 阻 抗 失 配 时反射 噪声 、 载 突变 噪声 以及 馈 电 系统 的 浪 负 涌 噪声 等 。过 度干扰 是指 电路 在动 态工 作时 引起 的干扰 。 （ ） 部 干 扰 源 ： 部 干扰 是 由 系 统 外 部 窜 ２外 外 入 到系 统 内部 的各 种 干 扰 。包 括 某 些 自然 现 象
干扰 、 高 系统 的 抗 干扰 能 力提 出 了思路 。 提
关键词 ： 器仪表 ； 仪 测控 系统 ； 干扰
中 图分 类 号 ： Ｎ ７ ． Ｔ ９３３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ３－ ２ ０（０ ２ ０ ０ ８ ０ １ ７ ４ ７ ２ １ ） ４— ０ ２— ３
声， 例如经过电源传导 ； （） ６ 辐射 电磁场 耦 合 ： 功率 高 频 电气 设 备 、 大 广播、 电视 、 种 电台 、 线 电基站 、 达 、 线 导 各 无 雷 无 航 台 和信标 机 、 车点 火系统 、 汽 医疗 设备 甚至 家用 电器等 等通 过辐射耦 合 到 电路 中去 。 ２ ３敏感 接 收 电路 ． 敏感 接 收 电路 是指 当测控 系统 受到外 部或 者 内部 电磁干 扰源 所 发射 的 电磁 的作 用 时 ， 易 被 容 干扰 的器 件对 象 。许多器 件 、 分系统 、 备或者 系 设 统 可 以既是 电 磁 干扰 源 又 是 敏感 设 备 。如 ： 号 信 放 大器 、 ／ 单 片机 、 ／ Ａ Ｄ、 Ｄ Ａ等等 。 ２ ４三 者之 间 的关 系如下 图所 示 ： ．
浅谈测控仪器的干扰源问题与抗干扰技术
浅谈测控仪器的干扰源问题与抗干扰技术【摘要】本文对仪器产生干扰的来自电磁感、静电感应等几个来源进行了介绍，分析了干扰来自化学电势跟附加热点电势的特点，指出相关的减低干扰可以采取接地方式及屏蔽技术。
【关键词】测控仪器；干扰源；抗干扰技术基于仪器使用范围的广泛性，例如野外矿山的自然环境或者工业相关检测与控制的现场等，这些复杂的应用环境要求对仪器的开发要求考虑到仪器的普遍适应能力如抗干扰能力和可靠性等。
仪器研制单位技术人员应该做到认真考虑以上因素。
不仅仅在仪器硬件设计方面考虑环境适应性，在软件研发上也能够采取相关措施提高仪器的抗干扰能力。
测控仪器在工矿企业使用时，外部环境比较影响运行的质量，很多大功率能耗也同样高的大型设备存在于这个环境中。
大功率特别是大感生负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰。
工业电网欠压或过压，常常达到额定电压的16%，这种恶劣的供电有时长达几小时、甚至几天。
在工矿现场，各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，由于导线间存在电容性祸合、电感性祸合和电场磁场组合祸合，也是仪器通道出现干扰的主要原因之一，特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚，多路开关或保持器性能不好，也会引起仪器临近通道信号的窜扰。
野外天气情况的变化：如雷电、风雨等容让空间电磁场产生了变化，这些因素都会让仪器受到干扰不能正常运行。
仪器使用现场对温度和湿度也有一定的要求，因为这些条件变化也会让仪器电路的参数产生改变。
具有腐蚀性的气体、酸碱盐的作用，野外的风沙、雨淋、甚至鼠咬虫蛀等都会影响仪器的可靠性。
仪器在现场运行所受到的干扰各种各样，对不同的干扰采取不同的措施。
1.对仪器产生干扰的几个来源电力网络的运行状态发生短暂的改变、电气设备的运行情况变化、空间雷电天气现象发生过程中引起的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。
这些干扰总体上分为两大类：这些内部和外部干扰，大致有下文叙述的几类：1.1干扰来自电磁感应这种电磁感应干扰被归类在磁耦合现象中。
试验设备开发中的抗干扰技术
合理 ， 电路板元件及走线布局不合理 ， 软件设计缺陷等。 １ ． １ 外部因素影响。周围环境 中的高频振动可能对试验设备 中光电 编码器和光电开关造成影响， 强振动可能对负荷和位移传感器造成影 响。 另外周围环境中的灰尘容易对控制元件造成影响， 如接触器、 继电
２ ． ２ 软件方法。 １ ） 数字滤波方法。 数字滤波是在对模拟信号多次采样 的基础上， 通过软件算法提取最逼近真值数据的过程。数字滤波的的 算法灵活， 可选择权限参数， 其效果往往是硬件滤波电路无法达到的。
２ ） 输人 信号重复检测方法。 输入 信号的干扰是叠加在有效电平信号上 器触点接触不 良， 影响设备的Ｉ 生能和寿命。 的一系列离散尖脉冲 ， 作用时间很短。 当控制系统存在输人干扰 ， 又不 我 国的气候因地 区各异 ， 北方冬季寒冷 ， 南方夏季湿热 ， 还有些 能用硬件加 以有效抑制时 ， 可用软件重复检测的方法 ， 达 到“ 去伪存 地区干燥异常， 恶劣的气候环境和其它极端天气都会对试验没备产生 真” 的目的， 直到连续两次或连续两次以上的采集结果完全一致时方 影响。 一些电气元件在极低的温度下（ 零下 ４ ０ 度） 不能正常运行 ， 液晶 为有效。 若信号总是变化不定 ， 在达到最高次数限额时， 则可给出报警 显示器在寒冷潮湿的东北地区无法正常工作。 信号。对于来 自各类开关型传感器的信号 ， 如限位开关 、 行程开关、 操 试验设备的电源要求稳定可靠 ， 但偏远地区经常电力匮乏 ， 电源 作按钮等 ， 都可采用这种输 入方式。如果在连续采集数据之间插入延 波动较大 ，电源的不平稳或纹波给试验设备的功率元件造成很大影 时， 则能够对付较宽的干扰。 ３ ） 输出端口数搦 副 新方法。 开关量输 出软 响， 如加热管， 电机等， 特别是三相不平衡或泄漏 电流过大 ， 单相接地 等 电源故障会 式 验设备的使用带来很大困难 ， 极易损毁设备。 １ ． ２ 内部因素影响。１ ） 设备各组成部件结构布局不合理 ， 易产生电磁 干扰的部件如电机 、 水泵等和弱电部件如温度传感器邻近 ， 造成采样 信号偏差大 ； 再如变频器和电子开关芯片邻近 ， 造成误动作等。 ２ ） 电气 走线不合理。 强电信号和弱电信号混杂 ， 易给弱信号造成信号阻塞。 ３ ） 电路板 匕 元件及走线布局不合理。主要表现在 ， 模拟信号和数字信号 混杂 ， 电源和地线布线不合理， 功率控制元件和传感器采样信号混杂 等。４ ） 软件设计问题。主要表现在条件散转语句不严密， 如缺少 Ｄ ｅ —
抗干扰技术
UN与Cm成正比，在设计电路时，应尽量减小Cm。
UN与Zi成正比，减小Zi，可使UN减小，但对微弱信 号检测，需要放大器的输入阻抗很高，这对抑制干扰 是不利的。 因此，在设计传感器电路时，应兼顾信号 检测和抑制干扰这两个方面的要求。
(2)互感耦合 互感耦合又称电磁耦合。这种干扰耦合方式，
热噪声电压与热力学温度、带宽和电阻值的平方 根成比例。设计时减小电阻值、带宽和降低电阻的使 用温度有利于降低热噪声。
②散粒噪声
散粒噪声存在于电子管和半导体两种元器件中。
在电子管里，散粒噪声来自阴极电子的随机发 射；
在半导体内，散粒噪声是通过晶体管基区载流 子的随机扩散以及电子-空穴对的随机发生及其复合 形成的。
图6-3 共模干扰等效电路
3)共模干扰抑制比 共模干扰抑制比：作用于传感器电路的共模干扰信
号与这个共模干扰信号转换为差模干扰信号之比。 通常以对数形式表示：
CMRR 20lgU cm (dB) U cd
Ucm--实际的共模干扰电压 Ucd--共模干扰电压转换成的差模干扰电压
共模干扰抑制比也可以定义为差模增益与共模增 益之比，表达式为 ：
散粒噪声值与直流电流的平方根成正比。设计 时，降低直流电流有利于降低散粒噪声。
③接触噪声
接触噪声是由两种材料之间不完全接触，从而形 成电导率的起伏而产生的。它发生在两个导体连接的 地方，如继电器的接点、电位器的滑动触点等。
接触噪声正比于直流电流；其功率密度正比于频 率 f 的倒数。
在低频电路中，接触噪声是重要的噪声源。
图6-6 电源内阻抗耦合干扰
设计时，应采用内阻低的电源。
②公共地线的耦合
在传感器电路的公共地线上，有各种信号电流流 过。由于地线本身具有一定的阻抗，在其上必然形成 压降，该压降就形成对有关电路的干扰电压，如图67所示。
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7.1 干扰的分类
✓静电耦合干扰 静电耦合干扰的形成，是由于电路之间
的寄生电容使系统内某一电路信号的变化，从 而影响其它电路。只要电路中有尖峰信号和脉 冲信号等高频谱的信号存在，就可能存在静电 耦合干扰。因此，检测系统中的计算机部分和 高频模拟电路部分都是产生静电耦合干扰的直 接根源。
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的所有频率都可能出现。 精品课件
7.2 干扰的引入
干扰是一种破坏因素，但它必须通过一定
的传播途径才能影响到测量系统。所以有必要对干
扰的引入或传播进行必要的分析，切断或抑制耦合
通道，采取使接收电路对干扰不敏感或使用滤波等
手段，有效地消除干扰。
干扰的引入和传播主要有以下几种：
静电耦合：又称静电感应，即干扰经杂散电容耦合
电气设备、电子设备、通信设施等高密度 的使用，使得空间电磁波污染越来越严重。由于 自然环境的日趋恶化，自然干扰也随之增大。
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7.1 干扰的分类
外部干扰就是指那些与系统结构无关，由使用条 件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自于 自然界的干扰以及周围电气设备的干扰。
自然干扰主要有地球大气放电(如雷电)、 宇宙干扰(如太阳产生的无线电辐射)、地球大气 辐射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电 放电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊机等电气设备产生的放电干扰。
应用和迅速发展，有效地排除和抑制各种干扰，
已是必需考虑并解决的问题。而提高检测系统
抗干扰能力，首先应分析干扰产生的原因、干
扰的引入方式及途径，才可有针对性地解决系
统抗干扰问题。
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7.1 干扰的分类
7.1 干扰的分类
干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干 扰源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干 扰分为内部干扰和外部干扰。 7.1.1 外部干扰
7.1 干扰的分类
例如，TTL门电路从导通状态5mA左右的电流到 截止状态1mA的电流，转换时间为5ns如果在配 电线上具有0.5μH的电感，当这个门电路改变 状态时，配电线上产生的噪声电压为：
ULd d ti0.51 0 65 4 1 1 0 0 9 30.4V （6.1） 如果把这个数值乘上典型系统的大量门电路的个 数，可以看到，虽然这种门电路的供电电压仅5v， 但引起的干扰噪声将是非常显著的。
到电路中去。
电磁耦合：又称电磁感应，即干扰经互感耦合到电
路中去。
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7.2 干扰的引入
共阻抗耦合：即电流经两个以上电路之间的公共阻 抗耦合到电路中去。 辐射电磁干扰和漏电流耦合：即在电能频繁交换的 地方和高频换能装置周围存在的强烈电磁辐射对系 统产生的干扰和由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电 流耦合到电流中去的干扰。 对于检测系统，干扰引入的电路方式有串模干扰和 共模干扰。
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7.1 干扰的分类
✓共模干扰 共模干扰对检测系统的放大电路的干扰
较大。是指相对公共地电位为基准点，在系统 地两个输入端上同时出现的干扰，即两个输入 端和地之间存在地电压。
✓传导耦合干扰 计算机检测系统中脉冲信号在传输过程中，
容易出现延时、变形，并可能接收干扰信号， 这些因素均会形成传导耦合干扰。
可视为外部干扰。
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7.1 干扰的分类
7.1.2 内部干扰 内部干扰是指系统内部的各种元器件、信
道、负载、电源等引起的各种干扰。下面简要介 绍计算机检测系统重常见的信号通道干扰、电源 电路干扰和数字电路干扰。 信号通道干扰
计算机检测系统的信号采集、数据处理与 执行机构的控制等，都离不开信号通道。在进行 实际系统的信道设计时，必须注意其间的干扰问
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7.1 干扰的分类
这些干扰源产生的辐射波频率范围较广、无规 律。如雷电干扰，从几KHz到几百MHz或更高的 频域。自然干扰主要来自天空，以电磁感应的 方式通过系统的壳体、导线、敏感器件等形成 接收电路，造成对系统的干扰。尤其对通讯设 备、导航设备有较大影响。
检测装置中的半导体器件，在光线作用 下将激发出电子一空穴对，并产生电动势，从 而影响检测装置的正常工作和精度。所以，要 注意光的屏蔽问题。 精品课件
7.1 干扰的分类
各种电气设备所产生的干扰有电磁场、
电火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等
强电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过
供电电源对测量装置和微型计算机产生影响。
在大功率供电系统中。大电流输电线周围所产
生的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器
仪表也会产生干扰。
此外，地磁场的影响及来自电源的高频干扰也
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7.1 干扰的分类
在实际的脉冲数字电路中，对脉冲中包含
的频谱应有一个粗略概念。如果脉冲上升时间t为
已知量，则可用近似公式求出其等效的最高频率为：
f max
1
2t
（6.2）
由上式算出，5ns的开关时间相当于最高频
率31.8 MHz。真正的脉冲频谱取决于脉冲形状。
对于非周期性脉冲，其频率从直流到fmax都会出现； 对于周期性脉冲，则从对应的重复频率起，到fmax
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7.2 干扰的引入
7.2.1 串模干扰
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7.1 干扰的分类
数字电路引起的干扰 从量值上看，数字集成电路逻辑门引出的
直流电流一般只有mA级。由于一般的较低频率 的信号处理电路中对此问题考虑不多，所以容 易使人忽略数字电路引起的干扰因素。但是， 对于高速采样及信道切换等场合，即当电路处 在高速开关状态时，就会形成较大的干扰。
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第7章 检测系统抗干扰技术
7.1 干扰的分类 7.2 干扰的引入 7.3 干扰的抑制方法
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第7章 检测系统抗干扰技术
测量过程中常会遇到各种各样的干扰，
不仅能造成逻辑关系混乱，使系统测量和控制
失灵，以致降低产品的质量，甚至造成系统无
法正常工作，造成损坏和事故。尤其是电子装
置的小型化、集成化、数字化和智能化的广泛
7.1 干扰的分类
电源干扰 对于电子、电气设备来说，电源干扰是较
为普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用 中，大多数是采用是由工业用电网络供电。工 业系统中的某些大设备的启动、停机等，都可 能引起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰 等，这些也是要加以重视的干扰因素。同时， 这些电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统 内部的电路，从而对系统造成极大的危害。