第09章 电气测量系统的抗干扰技术
电气工程中的电力系统电磁干扰与抗干扰技术
电气工程中的电力系统电磁干扰与抗干扰技术在当今高度电气化的时代，电力系统的稳定运行对于社会的正常运转至关重要。
然而，电磁干扰现象却如同一颗隐藏在电力系统中的“定时炸弹”，时刻威胁着电力设备的可靠运行和电力系统的安全稳定。
了解电力系统中的电磁干扰及其抗干扰技术，对于保障电力系统的正常运行具有重要意义。
电磁干扰，简单来说，就是指无用的电磁信号对有用的电磁信号造成了不良影响。
在电力系统中，电磁干扰的来源多种多样。
首先，自然现象如雷电就是一个强大的电磁干扰源。
雷电产生的瞬间强大电流和电磁场，可能会通过输电线路、杆塔等传导进入电力系统，对电力设备造成冲击和损坏。
其次，电力系统中的开关操作也会引发电磁干扰。
当开关闭合或断开时，电流的急剧变化会产生瞬间的高电压和电磁场，从而影响周边的设备。
再者，电力系统中的非线性负载，如变频器、整流器等，在工作过程中会产生谐波电流，这些谐波电流也会形成电磁干扰。
此外，还有外部的电磁辐射源，如无线电发射台、通信基站等，其发射的电磁波可能会耦合到电力系统的线路中，对电力设备产生干扰。
电磁干扰对电力系统的影响不容忽视。
它可能导致电力设备的误动作，例如继电保护装置的误跳闸，影响电力系统的供电可靠性。
电磁干扰还可能降低电力设备的性能，缩短其使用寿命。
例如，干扰信号可能会影响电力变压器的绝缘性能，导致局部放电增加，进而降低变压器的使用寿命。
在通信系统方面，电磁干扰可能会使电力通信信号失真、误码率增加，影响通信质量和数据传输的准确性。
为了应对电力系统中的电磁干扰问题，人们研发了一系列的抗干扰技术。
屏蔽技术是其中常见且有效的一种。
通过使用金属材料制作的屏蔽罩或屏蔽线，可以将电力设备或线路包裹起来，阻止外部的电磁干扰信号进入，同时也能防止内部的电磁信号向外辐射。
滤波技术则是通过滤波器对电源或信号线路中的干扰信号进行滤除。
滤波器可以根据干扰信号的频率特性进行设计，从而有效地去除不需要的频率成分，保证电力设备的正常工作。
测试系统的抗干扰技术
如图，为共阻抗耦合等效电路。图中: ZC- 两个电路共有的阻抗 ， In-噪声电流源 , UN-被干扰电路感应的电压。
通常200Hz以下时, 差模干扰成分占主要部分。1MHz以上时, 共模 干扰成分占主要成分。
20
2.滤波技术
滤波技术的基本用途是选择信号和抑制干扰, 为实现这 两大功能而设计的网络都称为滤波器。通常按功用可把滤波 器分为信号选择滤波器和电磁干扰(EMI)滤波器两大类。
L
E
电 源
滤 波 器
测 量 电 路
滤 波 器
显 示
N
滤波器
传感器
滤波器抑制检测系统干扰的原理框图
21
信号选择滤波器是以有效去除不需要的信号分量, 同时是对被选择 信号的幅度相位影响最小的滤波器。
电磁干扰滤波器是以能够有效抑制电磁干扰为目标的滤波器。电磁 干扰滤波器常常又分为信号线EMI滤波器、电源EMI滤波器、印刷电路板 EMI滤波器、反射EMI滤波器、隔离EMI滤波器等几类。
L
E
电 源
滤 波 器
测 量 电 路
滤 波 器
显 示
N
滤波器
传感器
滤波器抑制检测系统干扰的原理框图
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线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线, 由于 导线的存在, 往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。 同时, 这些导线又能接受外部的电磁干扰, 使电路对干 扰很敏感。
C12-导线1.2间的分布电容， C2 、R2 -导线1对地电容、电阻, UN1-导
电气控制系统抗干扰技术概述
采用隔离技术：使用隔离 变压器、光耦等，隔离电
路中的噪声和干扰
采用冗余技术：使用冗余 电路，提高电路的可靠性
和抗干扰能力
采用软件抗干扰技术：使 用软件算法，消除或减小
噪声和干扰信号的影响
抗干扰测试
测试方法
模拟干扰源： 使用模拟干扰
1 源模拟实际环 境中的干扰信 号
测试环境：在
3 模拟实际环境 的测试环境中 进行测试
干扰信号类型：分析测试结 果中的干扰信号类型，如电 磁干扰、射频干扰等。
02
干扰强度：分析测试结果中 的干扰强度，确定干扰信号 的强弱程度。
03
抗干扰能力：分析测试结果 中的抗干扰能力，确定电气 控制系统的抗干扰性能。
04
优化方案：根据测试结果， 提出优化电气控制系统抗干 扰性能的方案。
谢谢
滤波器作用：去除特定频率范围内的噪
声
3Байду номын сангаас
滤波器设计：根据系统需求选择合适的
滤波器类型和参数
4
滤波器应用：在电气控制系统中广泛应
用于信号处理、电源滤波、通信系统等
接地技术
接地的目的：降低电气控制系 统的噪声和干扰
接地的设计：考虑接地电阻、 接地线长度、接地位置等因素
接地的方式：单点接地、多点 接地、混合接地等
测试设备：使 用专业的测试
2 设备，如示波 器、频谱分析 仪等
测试标准：根
4 据相关标准进 行测试，如IEC 61000-4-6等
测试标准
01
国际标准： IEC 61000-
4-6
02
国家标准： GB/T 17626
03
行业标准： IEEE 1613
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
浅谈电气测试系统的抗干扰及抑制
学 术 论 丛
肖李 李
贵 州 工业 职 业 抑制
摘要 ： 随着现代 科学技术 的发展 ， 极 大地推动 了各 学科之 线 ， 并通过一点接地。 若设备使用交流电源供 电时 ， 则交流 间的交叉与渗透。 加速 了各个领域 内的技术革命与改造 。 在测 电源地线应和保 护地线相连 。 使用这种 接地方式 ， 可 以避 试领域 ， 由于微 电子技 术和计算机技术的迅速发展 ， 为测试 系 免 因公共地线各点 电位不均所产生 的干扰。 统带来 了前所未有 的发展空 间，生产 方式及管理体 系发 生了 （ ３ ） 浮置 （ 浮空、浮接） 技术 巨大 变化 。 本 文 从 干 扰 形 成 的 三要 素 入 手 ， 为 提 高测 试 系统 的 检测装置的电路与大地之间没有任何导 电性 的直流联系 抗 干 扰 能 力提 出 了各 种 抗 干 扰 的 具体 措 施 和 方 法 。 就称 为浮置 。 采用 干电池 的万用 表就 是浮置的特例 。 浮置 关 键 词 ：干扰 源 干 扰 途 径 电气 控 制 测 试 系统 职 业 素 与屏蔽 、接地相反 ， 是 阻断 干扰 电压 的通路 。检测 系统被浮 养 置后 ， 明显地加大了系统的信号放大器公共线 与地 ｆ 或外壳） 之间的阻抗 ， 因此浮置与接地相 比，能大 大减 小共模干扰电 随着 国民经济和社会生产的迅速发展 ， 测试系统 已经广 流 。 泛应用到科学研究 和生产实践的各个领域 。 由于存在干扰 ， 测 （ ４ ） 对称 （ 平衡）电路 试 系统 的稳定度和精确度受到 了直接的影响 ， 严重时不能正 对称 电路指双线 电路 中的两根导 线与连接 到这两根导线 常工作 ， 还会造成差错 ， 影响生产 ， 甚至于引起事故 。因此 ， 从 的所有 电路 ， 对地 或对 其它导线 、 电路结 构对称 ， 对应 阻抗相 系统 的设计 、 制造 、 使用方式 以及工作环境 等各 个方 面都不得 等 。 不优先考虑抗干扰问题 ，对干扰的研 究成 了测试技术 的重要 （ ５ ） 滤 波 技 术 课题 。 所谓滤波技术是指利用 电容和电感线 圈或 电容 和电阻组 干扰形成和抗干扰措施 成滤波器接 到测量线路 的输入端＋放大器输人端或测量 电桥 干扰 的形成 必须 具备三个要素 ，即干扰源 、 干扰途径 和 与放大器之间 ：以阻止干扰信 号进入放 大器 ： 使干扰信 号衰 对 干扰敏感性较高 的接收器 （ 通常为检测装 置的前级 电路） 。 减 。 滤波 器是抑制噪声 干扰 的最有 效手段之 一 ：特别是对 综 观减弱或 消除干扰 的方法 ， 都是从形 成干扰 的 “ 三要素” 抑制经 导线耦合到 电路 中的噪声干扰尤为 有效 。 常用 的滤 着 眼采取 的一些措施。 波器有 Ｒ Ｃ型 、 Ｌ ｃ型和双 Ｔ型等形式的滤波器 。 １ 、消 除和 抑 制 干 扰 源 （ ６） 光 电耦 合 技 术 抗 干扰 积极 的措 施是消 除干扰源 。 例如 ，使产生 干扰 光 电耦 合技术是指利用光 电耦合器件把发光元件与受光 的 电气设备 远离检测装置 、将整 流子电机改为无 刷电机 、 在 元件封装在一个器件 中：以光作为媒介 传输信息 ：以隔离两 继电器 、 接触器等设备上增加消弧装置等措施 。 个 电路之间的直接 电联系。光 电耦合器件可用于各种电位不 ２ 、破 坏 干 扰途 径 同的电路之 间的耦合 ： 特别是在信号源和放大器两边都要接 对于以“ 路” 的形式浸入的干扰 ， 可采取诸如提高绝缘性 地 时 ： 用其切断地环路电流干扰来降低噪声 电平是非常有效 能 的方法 以抑制泄露 电流 的干扰途径 、 采用 隔离变压器 、光 的。 其响应 速度快 ： 既可传输 直流信 号 ：又能传 输高 达几 电继 电器等 切断地环路干扰途径 、采用滤波 、选频 、 屏 蔽等 Ｍ Ｈ Ｚ的脉冲 ， 共模抑 制 比高 ， 抗干扰能力 强 ， 不受磁 场影响 ， 技术手段将干扰信号引开 、对数字信号可采用整形 、 限幅等 不需磁屏蔽 ， 应用极为广泛。 信号处理方法切断干扰途径 、 改 变接地形式 以消除共阻抗耦 （ ７） 供电系统 的抗干扰技术措施 合 干扰途径等。 抑 制交流 电源 的干 扰 ，除了采用前面所介绍 的的屏蔽 、 ３ 、削 弱接 收 电 路对 干扰 的敏 感 性 滤波和隔离等抗 干扰措施外 ， 还可根据 电网的质量和设备 的 高输入阻抗 的电路 比低输入阻抗的电路 易受 干扰 ， 模拟 要求 ，选用 串联 开关式稳压 电源 、 集成 电路块单独供 电或者 电路比数字 电路抗干扰能 力差 ， 这些都说 明 ， 对于被干扰对 高抗干扰 电压 电源和干扰抑制器。 象来 说存在着对 干扰 的敏感性 问题 。 在 电路 中采用选频措 （ ８） 软件抗干扰技术 施就是削弱 电路对全频带噪声干扰的敏感 性 、在电路中采用 电气控制系统工作现场 电磁干扰复杂 ，硬件方 面虽取 了 负反馈 就是削弱 电子装置 内部 噪声 干扰源影响 的有力措施 、 系列抗干扰措施 ， 但仍会有干扰进入 系统 中， 所 以仅依靠硬 其 它如对信号传输线采用双绞线 、对输入 电路 采用 对称结构 件要想从根本上消除干扰是不可能的 ，因此 在进行软件设计 和组态时 ， 还必须在软件方面进行抗 干扰处理 ， 进 一步提高系 等措施 ， 都是削 弱电子装置对噪声 干扰 的敏感性。 二、 抗干扰的方法 统 的安全可靠性。在 Ｃ Ｐ Ｕ处理能力允许的条件下 ， 对那些硬 总的来说 ， 要有效地抑制 干扰 ， 首先要找 到干 扰的发源 件和软件均可实现 的功能 ， 应尽可能用 软件来完成 ， 这样不仅 地 ，防患于发源处是 抗干扰 技术 的积 极措施 。 当产生 了不 硬件 电路简单 ， 引入和发 出的干扰因素也相应减少 ， 还有利 于 可避免的干扰时 ， 削弱干扰途径的耦合 以及提高接收器的抗 调试和提高系统 的可靠性 ， 节省硬件投 资 ， 降低成本 。 干扰能力就成 了非常重要的方法 。 常用的方法有 ： 三、 面临的一些实际问题 通过笔者在企业调查发现 ， 由于一些系统在 测量 过程 中， （ １ ） 屏 蔽 技 术 屏蔽就是用一个金属 罩将 信号源或测量线 路包起来 ， 使 需要人工干预或者是 由人工直接测量得到 的数据相对 的精度 信号不受外界电磁信号的干扰。 屏蔽的目的就是隔断 “ 场” 就有低一些 ，调查发现有一些岗位是 由于技术人员特别是在 的干扰 。 常用的屏蔽手段有 ： 静 电屏蔽 、电磁屏蔽和低频磁 生产一线 的工人操作 意识及操作过程是否规范决定。 因此 ， 为 了提高系统 的测量精度 ，不仅要有好的防干扰措施及 良好 的 屏蔽等几种 。 （ ２ ） 接 地 技术 设备 ， 还需要 技术精湛职业道德好 的人员参与其 中。 接 地是一种技 术措施 ， 它起 源于强 电技术 。 电子检测 总之， 在测试 系统 中，干扰的来源非 常复杂， 种类也是多 装 置中的 ， 地一是指输 入与输 出信号 的公共零 电位 。 在 电子 种多样 。 因此 ，抑制干扰 的措 施也要根 据不 同的情 况进行 测量的 目的 。 检测装置中的所 谓接地 ， 就是指接电信号系统的基 准电位 。 选择 。设计 时要根据具体 的工况来全面的考虑 ， 要选用能操作 、 会操作的技术人员 ， 从而达到最终 的 常用的地线种类有 ： 保护接地线 、信号地线 、信号源地线 和 使用 时， 负载地 线 ，它们在 电子 检测装 置 中至少要有 三种分 开 的地 目的 。
浅谈电气测试系统的抗干扰及抑制
浅谈电气测试系统的抗干扰及抑制作者：肖李李来源：《神州·中旬刊》2013年第08期摘要：随着现代科学技术的发展，极大地推动了各学科之间的交叉与渗透。
加速了各个领域内的技术革命与改造。
在测试领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展，为测试系统带来了前所未有的发展空间，生产方式及管理体系发生了巨大变化。
本文从干扰形成的三要素入手，为提高测试系统的抗干扰能力提出了各种抗干扰的具体措施和方法。
关键词：干扰源干扰途径电气控制测试系统职业素养随着国民经济和社会生产的迅速发展，测试系统已经广泛应用到科学研究和生产实践的各个领域。
由于存在干扰，测试系统的稳定度和精确度受到了直接的影响，严重时不能正常工作，还会造成差错，影响生产，甚至于引起事故。
因此，从系统的设计、制造、使用方式以及工作环境等各个方面都不得不优先考虑抗干扰问题，对干扰的研究成了测试技术的重要课题。
一、干扰形成和抗干扰措施干扰的形成必须具备三个要素，即干扰源、干扰途径和对干扰敏感性较高的接收器 (通常为检测装置的前级电路)。
综观减弱或消除干扰的方法，都是从形成干扰的“三要素” 着眼采取的一些措施。
1、消除和抑制干扰源抗干扰积极的措施是消除干扰源。
例如，使产生干扰的电气设备远离检测装置、将整流子电机改为无刷电机、在继电器、接触器等设备上增加消弧装置等措施。
2、破坏干扰途径对于以“路”的形式浸入的干扰，可采取诸如提高绝缘性能的方法以抑制泄露电流的干扰途径、采用隔离变压器、光电继电器等切断地环路干扰途径、采用滤波、选频、屏蔽等技术手段将干扰信号引开、对数字信号可采用整形、限幅等信号处理方法切断干扰途径、改变接地形式以消除共阻抗耦合干扰途径等。
3、削弱接收电路对干扰的敏感性高输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰，模拟电路比数字电路抗干扰能力差，这些都说明，对于被干扰对象来说存在着对干扰的敏感性问题。
在电路中采用选频措施就是削弱电路对全频带噪声干扰的敏感性、在电路中采用负反馈就是削弱电子装置内部噪声干扰源影响的有力措施、其它如对信号传输线采用双绞线、对输入电路采用对称结构等措施，都是削弱电子装置对噪声干扰的敏感性。
《抗干扰技术》课件
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
(可修改)测试系统的抗干扰技术.ppt
最新.
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点接地
最新.
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信号源与地隔离的一点接地
最新.
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2. 电缆屏蔽层的接地
使用带屏蔽层的电缆传输信号时，应遵守下面 的原则：如果测试系统是一点接地，则电缆的屏蔽 层也应一点接地，即电缆屏蔽层应接至测试系统所 设置的单一接地点上。当信号源的一端为系统的接 地点时，电缆屏蔽层应接至信号源的这一端（公共 端）上；如果系统的接地点设在测量电路的某一点 处，则电缆屏蔽层也应接至该点（公共端）上。
最新.
2
9.1 干扰的类型及来源
干扰和噪声：由某些内部或外部因素产生的叠加在有用 信号之上的无用成分（电压或电流）。
干扰的分类：
■ 按干扰的来源分
● 外部干扰 ● 内部干扰
■ 按干扰进入测试系统的方式分
● 差模干扰 ● 共模干扰
最新.
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9.1.1 外部干扰和内部干扰 1. 外部干扰 ■ 自然干扰 各种自然现象如闪电、温度等变化产生的干扰。 ■ 人为干扰 主要指各种电气设备运行时所产生的电磁干扰。 2. 内部干扰 测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。
机械工业出版社
最新.
1 CHINA MACHINE PRESS
学习目标
本章主要学习电磁干扰及其抑制的有关内容。学完 本章后，应了解电子测试系统干扰的类型、主要来源及 耦合方式，在此基础上对抑制干扰的屏蔽技术、接地技 术、浮置技术等措施要有一定的掌握。
学习重点
1. 电磁干扰的耦合方式。 2. 抑制电磁干扰的主要技术措施。
最新.
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本章小结
由于多数现代测试系统的主要部分都是电子装置， 因此抗电磁干扰对它们来说就显得非常重要。电磁干扰 可分为外部干扰和内部干扰两类。除采取一定的措施消 除干扰源以外，对外部干扰主要是通过屏蔽等措施阻断 干扰通道来加以抑制，对内部干扰则应根据具体情况通 过在电路上采取不同的措施来加以抑制。设计测试系统 时，应特别注意强电与弱电的隔离、模拟电路与数字电 路的隔离、信号的接地、线路板的布线等问题。除电磁 干扰外，测试系统还可能会受到机械振动、热、杂散光 等非电磁干扰的影响，对此也应采取相应的抑制措施。
电力系统抗干扰技术与措施
电力系统抗干扰技术与措施近年来，随着科技的迅猛发展和电力需求的不断增长，电力系统在面临日益复杂和多样的干扰时，必须采取相应的技术和措施来保证电力系统的正常运行。
本文将探讨电力系统抗干扰技术与措施，从干扰监测、干扰削减、抗干扰设备等方面展开论述。
一、干扰监测与分析电力系统是由多个复杂的设备和元件组成的，因此，充分了解干扰的产生机理，对干扰进行及时监测和分析是至关重要的。
根据干扰的类型和来源，可以采用多种手段进行监测。
例如，利用频谱分析仪可以对频率变动干扰进行监测，通过功率品质分析仪可以对电压波动和谐波干扰进行监测，通过隔离放大器和滤波器可以对电磁干扰进行监测，还可以利用故障记录仪等设备对瞬态干扰进行监测。
通过监测和分析，可以准确识别干扰的类型和来源，并为采取相应的措施提供依据。
二、干扰削减技术与措施在电力系统中，各种类型的干扰可能会对电力设备和系统造成不同程度的影响，因此，采取适当的技术和措施来降低干扰的影响至关重要。
以下是一些常见的干扰削减技术与措施：1. 确保设备的合理布局和接地设备的合理布局和接地可以有效降低电磁干扰的传播和影响。
在设备布局上应避免磁场和电场相互干扰，合理规划设备的位置，减小不同设备之间的电磁耦合。
同时，通过合理的接地设计和可靠的接地系统，可以降低电磁干扰的传播和扩散。
2. 采用抗干扰设计的电力设备在电力系统设计中，应优先选择具有良好抗干扰性能的设备，例如，采用屏蔽和过滤技术设计的电缆和绝缘子，能够有效降低电磁干扰的影响。
此外，对于敏感设备，还可以采用可调节的滤波器和隔离器来进一步削减干扰。
3. 优化电力系统的传输和配电网络通过优化电力系统的传输和配电网络结构，可以降低谐波干扰、电压波动和暂态干扰的产生和传播。
例如，采用优化的电缆布线方案、增加电源的容量和负载调整等措施，可以降低谐波干扰；通过合理的传输线路规划和等电位接地设计，可以降低电压波动的产生与传播；通过优化装置的选择和保护措施，可以减轻暂态干扰的影响。
电气控制系统的抗干扰技术措施
电气控制系统的抗干扰技术措施电气控制系统的抗干扰技术措施主要是为了保证系统的稳定性和可靠性，减少外部干扰对系统的影响。
在电气控制系统中，常见的干扰源包括电磁干扰、电压浪涌、电网电压波动、噪声等。
下面将对电气控制系统的抗干扰技术措施进行详细介绍。
首先，针对电磁干扰，可以采取以下技术措施：1.电磁兼容性（EMC）设计：在系统设计的早期阶段，应考虑到电磁兼容性，合理布局电气设备，减少电气设备之间的相互干扰。
2.地线设计：合理设计地线系统，将设备的金属壳体接地，形成完善的地网，以减少电磁辐射。
3.屏蔽设计：对于特别敏感的设备，可以采用屏蔽措施，如金属屏蔽盒，减少外界电磁场对设备的干扰。
4.滤波器设计：在电源输入端加装滤波器，可以将高频噪声滤除，减小对系统的影响。
其次，对于电压浪涌和电网电压波动引起的干扰，可以采取以下技术措施：1.过压保护器：在电源输入端安装过压保护器，当电压超过设定值时，自动切断电源，以保护系统设备。
2.电容器滤波器：在电源线上并联安装电容器滤波器，能够阻抗电网电压变化的高频干扰。
3.稳压器：通过电压稳定器，将电源的输出保持在一个稳定的范围内，避免电网电压波动对系统的影响。
此外，针对噪声引起的干扰，可以采取以下技术措施：1.屏蔽技术：对于特别敏感的电气设备，可以采用金属屏蔽技术，将设备屏蔽起来，减少噪声的干扰。
2.滤波器：在信号输入端设置滤波器，能够将高频噪声滤除，保证输入信号的准确性。
3.悬空引线：对于特别敏感的信号线，可以使用悬空引线的技术，将信号线与其他线路分开，减少噪声的传导。
另外，还有一些通用的技术措施1.输入电源隔离：使用隔离变压器或光电隔离器，将输入电源与外部干扰隔离开来，减少外来干扰的传导。
2.过滤器：在信号线上使用低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器，以根据实际需求滤除特定频段的干扰信号。
3.增加缓冲区：通过增加缓冲区，可以减小外部干扰对系统的影响，并提高系统的稳定性。
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。
第09章 电气测量系统的抗干扰技术 《电气测试技术》课件
R1
面积A
R2
图9-9 噪声磁场在被干扰电路的闭合回路中感应出噪声电压
A为闭合回路面积，B为角频率为 的正弦磁感应强度的有效值， 为 磁感应强度与曲面A法向量的夹角，如图9-9所示。 这一关系也可以用两个电路之间的互感M来表示。如图9-10所示， I1为干扰电路中流过的电流。
1 I1
R1
U1
M
2
UN jMI1
9.3.1 公共地阻抗耦合及其干扰抑制技术 最简单的公共地阻抗耦合的例子如图9-16。图中，电路2为干
扰源的相关电路，电路1为被干扰电路的敏感部分。电路2的噪声电 流，将通过公共地阻抗耦合到电路1的输入端，而对电路1造成干扰。
电路1
电路2
电路1
电路2
电路1的 地电位
地电流1
地电流2
电路2的 地电位
公共安全接地线，它们包括金属接地线、接地板、接地网以及把地
线接到公共水管或暖气管道等。分析公共地阻抗耦合的等效电路如
图9-17所示。
接线电阻 ZC1
ZS1 U1
ZC2 ZL1
干扰源回路的
ZS2
ZL2 UN
负载电阻
ZC
接收器回路 的始端阻抗
图9-17
UC
干扰电流在公共地阻抗（电阻） 上产生的共模干扰电压
（a）原理电路
公共地阻抗 （b）分析EMI的等效电路
图9-16 公共地阻抗耦合示意图
一般地说，所谓公共地阻抗耦合，是指一台电子设备内部的印制电
路板上的放大器或数字逻辑电路的信号回路。通过公共地线产生的
耦合；或者是两台以上的电子设备（系统）之间存在一段公共地线
产生的耦合。视具体情况，该公共地线可能是信号地线，也可能是
抗干扰技术
上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
9.1.2 干扰的传播途径
9.1.2 干扰的传播途径 干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场
耦合，公共阻抗耦合。
1．静电耦合
导线1
导线2
C12
Un
C1g
C2g
U1
R
图 8-3 导线之间的静电耦合
静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它 线路的。两根并排的导线之间会构成分布电 容，如印制线路板上印制线路之间、变压器 绕线之间都会构成分布电容。
节距(mm) 100 75 50 25
平行线
干扰衰减比 14:1 71:1 112:1 141:1 1:1
屏蔽效果 23 37 41 43 0
2．引入滤波电路
采用硬件滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。根 据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性，可以选 用具有低通、高通、带通等滤波器。其中，如果干扰 频率比被测信号频率高，则选用低通滤波器；如果干 扰频率比被测信号频率低，则选用高通滤波器；如果 干扰频率落在被测信号频率的两侧时，则需用带通滤 波器。一般采用电阻R、电容C、电感L等无源元件构 成滤波器，图9-8（a）所示为在模拟量输入通道中引 入的一个无源二级阻容低通滤波器，但它的缺点是对 有用信号也会有较大的衰减。为了把增益与频率特性 结合起来，对于小信号可以采取以反馈放大器为基础 的有源滤波器，它不仅可以达到滤波效果，而且能够 提高信号的增益，如图9-8(b)所示。
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9.2.3 电感性耦合及其干扰抑制技术 最典型的电感性耦合例子是变压器，有用信号和噪声信号均可
以通过变压器传输到被干扰电路或系统。但是一般地说，电感性耦 合是指干扰源产生的噪声磁场与被干扰回路发生磁通交链，以互感 的形式产生传导性干扰，因此电感性耦合也称为磁场耦合。
R1
面积A
R2
图9-9 噪声磁场在被干扰电路的闭合回路中感应出噪声电压
被干扰对象
公共电源阻抗耦合
9-2 噪声传播途径示意图
BACK
9.2直接传导耦合
9.2 直接传导耦合 9.2.1 电导性耦合及其干扰抑制技术
电导性直接传导耦合是最简单、最常见，但也是最容易被人们 忽视的一种耦合方式。因为，人们往往容易错误地把连接两元件或 设备之间的导线、铜排或电缆，当作一个电阻为零的理想导体，或 者看成有一定阻值的纯电阻，而没有把它当做一个阻抗元件。事实 恰恰相反，当进行测量时，必须考虑导线不但有电阻Rt，而且有电 感Lt、漏电阻Rp以及杂散电容Cp，如图9-3所示，显然它们将构成 一个谐振回路，其谐振频率为
分析公共地阻抗耦合等效电路
US
S US jM1SI 1
R
（a）实际电路示意图
（b）等效电路
图9-4 屏蔽线和附近载流导体之间的相互耦合
C1G
U1
导线1
C12
1
U1
导线2
UN
C2G
R
（a）实际电路示意图
图9-5 两个导体之间的耦合
导体2对地产生的噪声
C12
2
C1G
R UN
C2G
（b）等效电路
UN
j[C12 j 1/
/ (C12 C2G )] R(C12 C2G )
公共安全接地线，它们包括金属接地线、接地板、接地网以及把地
线接到公共水管或暖气管道等。分析公共地阻抗耦合的等效电路如
图9-17所示。
接线电阻 ZC1
ZS1 U1
ZC2 ZL1
干扰源回路的
ZS2
ZL2 UN
负载电阻
ZC
接收器回路 的始端阻抗
图9-17
UC
干扰电流在公共地阻抗（电阻） 上产生的共模干扰电压
两个导体之间的电容耦合，可用图9-5简单地示意。图 中，电容C12是导线1与2之间的杂散电容，电容C1G和C2G分别 是导体1和2与地之间的总电容（包括杂散电容及外接电容）， R是导体2对地外接的电阻。
U1 M12
I1
1
R1
M1S
S2
R2
1 I1
U1
R1
2
UN jM12I 1
R2
M12
R UN
M1S
A为闭合回路面积，B为角频率为 的正弦磁感应强度的有效值， 为 磁感应强度与曲面A法向量的夹角，如图9-9所示。 这一关系也可以用两个电路之间的互感M来表示。如图9-10所示， I1为干扰电路中流过的电流。
1 I1
R1
U1
M
2
UN jMI1R2 RFra bibliotekI1 U1
R1
R2
M
UN R
图9-10 两个电路通过互感产生耦合
（a）原理电路
公共地阻抗 （b）分析EMI的等效电路
图9-16 公共地阻抗耦合示意图
一般地说，所谓公共地阻抗耦合，是指一台电子设备内部的印制电
路板上的放大器或数字逻辑电路的信号回路。通过公共地线产生的
耦合；或者是两台以上的电子设备（系统）之间存在一段公共地线
产生的耦合。视具体情况，该公共地线可能是信号地线，也可能是
第九章 电气测量系统的抗干扰技术
9.1 概述 9.2 直接传导耦合 9.3 共阻抗耦合 9.4 串、共模干扰及其干扰抑制技术 9.5 测量系统的接地与浮置 习题
9.1概述
广义地说，电磁场存在下宇宙中（包括太空、大气层、地球 表面及地下）。人类生活在某种特定的电磁环境中，这就是说，任 何地方均存在着电磁干扰，这些干扰会影响人们在工作中进行的每 一次电量或非电量的测量。问题是人们必须清醒地找出那些影响最 大，威胁最严重的电磁干扰源，并对它们进行特定的防范，使之不 致影响测量结果。为此，人们从不同的侧重点出发，常将干扰源作 以下分类： 按其干扰功能可分为：有意干扰和无意干扰；按其来源可分为；自 然干扰源和人为干扰源；按其干扰频域、时域特征可分为连续干扰 和瞬态干扰；又可按其耦合方式可分为：传导干扰和辐射干扰如图 9-1所示
fo 2
1 Lt C p
R
UN
RL
干扰源
传输导线 被干扰电路
(a) 电导传输的实际线路
RS
RtDC
RS
RtAC
Lt
UN
RL
CP
UN
(b) 低频等效电路
(c) 高频等效电路
图9-3 直接传导耦合示意图
RP
RL
9.2.2 电容性耦合及其干扰抑制技术 当干扰噪声源为高压小电流时，它对周围元器件或系
统（设备）的干扰，则主要表现为电容性耦合干扰。图9-4所 示为屏蔽线和附近载流导体之间的互相耦合。
电导性耦合
直接传导 电容性耦合
电磁噪声的耦合路径
传导
公共阻抗传电导感性公公耦共共合地电阻源抗阻耦抗合耦合
转移阻抗传导
辐射
近场耦合 远场耦合
9-1 电磁噪声的耦合方式
可以把电磁噪声耦合途径归纳为图9-2
发射（天线）
干扰源
辐 射 耦 合
直接传导耦合 转移阻抗传导
公共地阻抗耦合
接收（天线）
BACK
9.3公共阻抗耦合
当干扰源的输出回路与被干扰电路存在一个公共阻抗时，两 者之间就会产生公共阻抗耦合。干扰源的电磁噪声将会通过公共 阻抗耦合到被干扰电路而产生干扰。公共阻抗耦合主要包括公共 地阻抗耦合和公共电源阻抗耦合。所谓“公共阻抗”常常不是人 们故意接入的阻抗，而是由公共地线和公共电源线的引线电感所 造成的阻抗和不同接地点间的地电位差造成的寄生耦合，这是讨 论公共阻抗耦合的重要立足点。
U1
通常情况下 R
1
所以
j(C12 C2G )
U N jRC12U1
（9-10）
式（9-10）表明，由电容耦合而产生的噪声电压与干扰源的频率、
被干扰电路的输入阻抗、干扰源与被干扰电路之间的杂散电容及噪
声电压成正比。若 和 不变，为了减小电容耦合引起的传导干扰，
就必须减小R和C12。R常常是由电路本身要求所决定的，C12可以通过 增加两导体之间的距离d和减小导体本身的直径D来实现。
9.3.1 公共地阻抗耦合及其干扰抑制技术 最简单的公共地阻抗耦合的例子如图9-16。图中，电路2为干
扰源的相关电路，电路1为被干扰电路的敏感部分。电路2的噪声电 流，将通过公共地阻抗耦合到电路1的输入端，而对电路1造成干扰。
电路1
电路2
电路1
电路2
电路1的 地电位
地电流1
地电流2
电路2的 地电位