电气测量技术-第10章干扰与抑制
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电气干扰与抗干扰PPT课件
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3.4屏蔽 屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防
止外来的能量进入某一区域。一般常用于限制隔离和衰减 辐射干扰，屏蔽的实质是由具有良好导电性能的金属材料 制成的一个全封闭的壳体。 常见的措施有将器件装入软磁材料（如铁板）制成的金属 壳内。 还有广泛采用屏蔽电缆传递电信号。①屏蔽体单端接地， 有时也称为静电屏蔽。②当干扰电场很强而电路灵敏度又 高时，可采用双层屏蔽。注意： 内外屏蔽层之间只能一点 连接，且要加滤波电路，两层之间距离应尽可能大。③传 输线用电缆进行可采用编织、包扎、金属皮屏蔽三种屏蔽 方式。编织电缆柔性好，易弯曲， 寿命长， 直流电阻少， 在低频应用较好，包扎电缆由螺线组成， 适合在视频使用。 缺点是有电感， 金属屏蔽电缆外加料层， 隔离性强， 作 用距离长，柔性小，适用于射频。它们几种也可以组合。
3
我国工频电采用的标准是50Hz，但是在电 网中由于使用各种用电设备带来的各种干 扰源会使电源波形发生畸变，电源中会含 有多种高次谐波，高次谐波容易使电机颤 振、用电设备过热，从而使设备不能正常 运转。直流电源也不是理想的直流电源， 存在纹波，而很多电子器件对需要限制， 纹波超出限定值会使设备不能正常工作。
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屏蔽接地(模拟信号的屏蔽接地)，模拟地是所有的接地中 要求最高的一种，高压变频器要求接地电阻小于0.1Ω，需 在变频器机柜内部安装模拟地汇流排或其他设施。用户在 接线时将屏蔽线分别接到模拟地汇流排上，在机柜底部， 用绝缘多股铜线连接到一点，然后将各机柜的汇流排用绝 缘多股铜导线或铜条以辐射状连接到接地点。注意各机柜 之间的连接电阻需小于1Ω。 本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了可 抑制干扰外，还是使仪表和系统具有本质安全性质的措施 之一。本安接地会因采用的设备不同而不同，安全栅的作 用是使危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。 如果现场端短路，由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作 用，会将导线上的电流限制在安全范围之内，使现场端不 至于产生很高的温度，引起燃烧。如果变频器一端产生故 障，则高压信号加入信号回路，则由于齐纳二极管的作用， 也使电压处于安全范围。
3.4屏蔽 屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防
止外来的能量进入某一区域。一般常用于限制隔离和衰减 辐射干扰，屏蔽的实质是由具有良好导电性能的金属材料 制成的一个全封闭的壳体。 常见的措施有将器件装入软磁材料（如铁板）制成的金属 壳内。 还有广泛采用屏蔽电缆传递电信号。①屏蔽体单端接地， 有时也称为静电屏蔽。②当干扰电场很强而电路灵敏度又 高时，可采用双层屏蔽。注意： 内外屏蔽层之间只能一点 连接，且要加滤波电路，两层之间距离应尽可能大。③传 输线用电缆进行可采用编织、包扎、金属皮屏蔽三种屏蔽 方式。编织电缆柔性好，易弯曲， 寿命长， 直流电阻少， 在低频应用较好，包扎电缆由螺线组成， 适合在视频使用。 缺点是有电感， 金属屏蔽电缆外加料层， 隔离性强， 作 用距离长，柔性小，适用于射频。它们几种也可以组合。
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我国工频电采用的标准是50Hz，但是在电 网中由于使用各种用电设备带来的各种干 扰源会使电源波形发生畸变，电源中会含 有多种高次谐波，高次谐波容易使电机颤 振、用电设备过热，从而使设备不能正常 运转。直流电源也不是理想的直流电源， 存在纹波，而很多电子器件对需要限制， 纹波超出限定值会使设备不能正常工作。
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屏蔽接地(模拟信号的屏蔽接地)，模拟地是所有的接地中 要求最高的一种，高压变频器要求接地电阻小于0.1Ω，需 在变频器机柜内部安装模拟地汇流排或其他设施。用户在 接线时将屏蔽线分别接到模拟地汇流排上，在机柜底部， 用绝缘多股铜线连接到一点，然后将各机柜的汇流排用绝 缘多股铜导线或铜条以辐射状连接到接地点。注意各机柜 之间的连接电阻需小于1Ω。 本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了可 抑制干扰外，还是使仪表和系统具有本质安全性质的措施 之一。本安接地会因采用的设备不同而不同，安全栅的作 用是使危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。 如果现场端短路，由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作 用，会将导线上的电流限制在安全范围之内，使现场端不 至于产生很高的温度，引起燃烧。如果变频器一端产生故 障，则高压信号加入信号回路，则由于齐纳二极管的作用， 也使电压处于安全范围。
测试系统的抗干扰技术
共阻抗耦合是由于两个电路共有的阻抗，当一个电路张有电流流 过时，通过共有的阻抗便在另一个电路上产生干扰电压。如几个电路 由同一个电源供电时，会通过电源内阻互相干扰，在放大器中，各级 放大器通过接地线电阻互相干扰。
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
22
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
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。
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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
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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
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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
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。
电气测试技术陈荣保第10章节电气测试安全技术
绝缘材料
（1）绝缘材料分类
①无机绝缘材料有云母、石棉、大理石、电 瓷、玻璃等，主要用作电机、电器的绕组绝 缘，以及开关的底板和绝缘子等。
②有机绝缘材料有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、 纸、麻、蚕丝、人造丝等，大多用于制造绝 缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。
③混合绝缘材料是由以上两种材料经加工后 制成的各种成型绝缘材料，用作电器的底座、 外壳等。
第十章 电气测试安全技术
概述
任何测量工作都包括三个元素：测量对象、 测量技术（工具、仪器仪表等）和测量人员。 电气测量工作中存在着两个非常重要的安全 因素：测量对象对测量人员的安全威胁和测 量过程中测量人员对测量对象的影响甚至是 破坏，任何测量方法、测量仪表、测量步骤 及测量人员的不当操作，都可能造成不可估 量的损失。
电气测量安全技术
（2）操作步骤
①在最低能量点进行测量 ②注意所测量的区域，如果情况需要，将双手保持 自由状态 ③在进行单相电路测量时，切记要先连接不带电引 线，然后再连接带电引线。在读取测量数据后， 先断开带电引线，然后断开接地引线。 ④使用三点测试法 ⑤使用最少外露金属的探针 ⑥除非必须使用双手进行测量，否则保持一只手在 口袋中
电气测量安全技术 （3）操作环境分析
①准备如何使用测试仪表？ ②将把仪表放置何处？ ③是否还有些问题影响设备的操作？ ④是否已接受过培训或已具备使用该仪表的相关知 识？ ⑤是否存在某些潜在的环境危险，如树枝或水？ ⑥是否有足够的照明和通风？……
电气测量安全技术 （4）注意事项 ①避免在光线不足的区域作业 ②当在凹槽或较深的测量环境时，请使用探 针延长器和探针灯来照明 ③确保有一名具有相关电气安全知识的助手， 或让其他人知道你的工作地点
（1）不同强度的电流对人体的伤害
010干扰及抑制
1 V i＝ T1
T1
1 ∫ Vi dt＝ T1 0
T1
] ∫ [V ＋ V（ t ） dt＝V ＋V
x n x 0
n
为了抑制串模干扰对测量的影响， 为了抑制串模干扰对测量的影响，应使
Vn＝ 0
1 V n＝ T1
T1
Vn sin （ ω n t ＋ φ） dt ∫
0
V n × Tn π × T1 π × T1 V n＝ × sin × sin( +φ) π × T1 Tn Tn
假设被测电压 Vx 上叠加了一个平 均值为零的正弦波 正弦波干扰信号 均值为零的正弦波干扰信号 Vn （即使是非正弦波电压也可以分的正弦波分量）， 各种频率的正弦波分量）， 即
Vn t）＝Vn sin （ ω n t＋ φ） （
V i＝ Vx＋ Vn t ） （
3.7.2 串模干扰的抑制方法 常见抑制串模干扰的方法有两种： 常见抑制串模干扰的方法有两种： 输入滤波法 积分平均法。 积分平均法。 输入滤波法是利用低通滤波器 低通滤波器滤除 输入滤波法是利用低通滤波器滤除 被测电压中的高频干扰分量， 高频干扰分量 被测电压中的高频干扰分量， 但这主要影响 DVM 对被测信号的 响应速度，降低读数速率。 响应速度，降低读数速率。
中主要采用积分法 在DVM中主要采用积分法来消除串 中主要采用积分法来消除串 模干扰。 模干扰。 1）积分式数字电压表对串模干扰 ） 的平均作用 积分式数字电压表是在某一时间内 对被测信号进行积分，取平均值， 对被测信号进行积分，取平均值， 因此具有优良的抑制串模干扰能力。 因此具有优良的抑制串模干扰能力。
π × T1 sin ＋ φ ＝0 Tn
则
π × T1
T1
1 ∫ Vi dt＝ T1 0
T1
] ∫ [V ＋ V（ t ） dt＝V ＋V
x n x 0
n
为了抑制串模干扰对测量的影响， 为了抑制串模干扰对测量的影响，应使
Vn＝ 0
1 V n＝ T1
T1
Vn sin （ ω n t ＋ φ） dt ∫
0
V n × Tn π × T1 π × T1 V n＝ × sin × sin( +φ) π × T1 Tn Tn
假设被测电压 Vx 上叠加了一个平 均值为零的正弦波 正弦波干扰信号 均值为零的正弦波干扰信号 Vn （即使是非正弦波电压也可以分的正弦波分量）， 各种频率的正弦波分量）， 即
Vn t）＝Vn sin （ ω n t＋ φ） （
V i＝ Vx＋ Vn t ） （
3.7.2 串模干扰的抑制方法 常见抑制串模干扰的方法有两种： 常见抑制串模干扰的方法有两种： 输入滤波法 积分平均法。 积分平均法。 输入滤波法是利用低通滤波器 低通滤波器滤除 输入滤波法是利用低通滤波器滤除 被测电压中的高频干扰分量， 高频干扰分量 被测电压中的高频干扰分量， 但这主要影响 DVM 对被测信号的 响应速度，降低读数速率。 响应速度，降低读数速率。
中主要采用积分法 在DVM中主要采用积分法来消除串 中主要采用积分法来消除串 模干扰。 模干扰。 1）积分式数字电压表对串模干扰 ） 的平均作用 积分式数字电压表是在某一时间内 对被测信号进行积分，取平均值， 对被测信号进行积分，取平均值， 因此具有优良的抑制串模干扰能力。 因此具有优良的抑制串模干扰能力。
π × T1 sin ＋ φ ＝0 Tn
则
π × T1
干扰及抑制
0
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。
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。
电气测量技术-电气测试技术（1）
电气测量技术
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绪论
1.5.4 标准电阻
标准电阻是复现和保存电阻单位“欧姆”的实体
通常标准电阻是锰铜丝绕制的， 标准电阻能够准确复现欧姆量值。
Why?
由于锰铜丝电阻系数高，电阻温 度系数小，制作工艺科学，所以锰 铜丝标准电阻的阻值稳定、结构简 单、热电效应&残余电感&寄生电 容小，能够准确复现欧姆量值。
电气测量技术
24
绪论
1.6.2 误差表达形式
; 绝对误差：如果用 Ax 表示测量结果，A0 表示被测量的 真值，则绝对误差 △ 可表示为
Δ = Ax − A0
Δ = Ax − A
; 相对误差：通常以百分数 γ 来表示，即
γ = Δ ×100%
A0
实际相对误差
因为A0难以测得，有时用 Ax 代替 A0 ，则
电气测量技术
11
绪论
1.4-1 测试结果的表示
测量的结果
I=5A
单位
数值
测量单位
基本单位
独立定义的单位
一定物理关系
如米、千克、秒和安培
导出单位
电气测量技术
12
绪论
1.4-1 测试结果的表示
• 测量的前提：
– 被测的量必须有明确的定义； – 测量标准必须事先通过协议确定。
• 没有明确定义 （如：气候的“舒适度”或人的“智 力”等 ）的量，在上述的意义上是不可测的。
电气测量技术
4
绪论
1.0 概述
本章节基本要求
• 掌握误差分析和数据处理的方法； • 正确理解测量和测量单位； • 了解电学基准和电学标准量具。
电气测量技术
5
绪论
1.0 概述
《电磁兼容和测试技术》-电磁干扰抑制技术
3. 原理： • 二次场理论（一次场作用下，产生极化、磁化形成二次场); • 反射衰减理论
1.概 述
4. 屏蔽的分类（按工作原理） • 电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地 的金属导体制作）
• 磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率 材料构成低磁阻通路）、高频磁场屏蔽
• 电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔 离电磁场的耦合）
2.电场屏蔽
• 双层门盖结构
电屏蔽的结构
多了一次衰减
2.电场屏蔽
多级电路共用屏蔽盒
电屏蔽的结构
共盖结构其等效电路 与单盖相同
分盖结构其等效电路 与双层盖相同
因此，分盖性能更好
2.电场屏蔽
电场屏蔽的设计要点及总结 • 屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求? • 屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响 • 屏蔽体要靠近受保护的设备 • 屏蔽体要有良好的接地
3. 磁场屏蔽
分两种情况：
1、低频磁场屏蔽（f < 100kHz）
2、高频磁场屏蔽
反磁场 高频磁场
涡流 金属板
3磁场屏蔽
• 低频磁场屏蔽（f < 100kHz）
利用高导磁率的铁磁材料（如 铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰 磁场进行分路。
• 高频磁场屏蔽
利用低电阻的良导体中形 成的涡电流产生反向磁通抑 制入射磁场。
1.0
10
100 kHz
磁屏蔽材料手册上给出的导磁率数据大多是直流情况下的，随着
频率增加，导磁率会下降 ，当频率大于10kHz 时，导磁率更低。
3. 磁场屏蔽
磁导率随场强的变化 磁通密度 B
= B / H
饱和 最大磁导率
电气与电子测量技术_上海交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电气与电子测量技术_上海交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.用100欧姆量程、最小刻度为1欧姆的0.1级欧姆表测量电阻，指针指在75附近，则测量结果为75欧姆。
答案:错误2.一个用Pt100构成的数字温度计中的ADC的分辨力（1个LSB）为0.05摄氏度，则该测温仪的最大允许误差最可能是（）摄氏度。
答案:0.23.关于用Rogowski线圈测量交流电流，选项（）是错误的。
答案:二次侧开路会有危险的高电压4.国际单位制中定义的7个基本单位中关于电学的单位是（）。
答案:安培5.只要分度号相同，不同品牌的热电偶可以互换使用。
答案:正确6.Grubbs检验法检验测量列是否含有粗大误差时，对测量列的样本数没有限制。
答案:正确7.某电工仪表0.2级是指测量结果的相对误差不超过0.2%。
答案:错误8.测量用电磁式电压互感器的准确度等级是根据一、二次电流（）误差的大小来确定的。
答案:有效值9.GUM-2008不确定度评价方法适用于使用NTC作为测温传感器的温度测量仪表。
答案:错误10.测量不确定度是描述测量结果分散性的客观量化指标。
答案:错误11.二阶过阻尼测量系统的动态响应一定优于二阶欠阻尼测量系统。
答案:错误12.下图是某磁电系电流表的单位阶跃响应（横坐标单位秒），该仪表的阻尼比最有可能是（）。
【图片】答案:0.413.接上题，则该仪表运放一定不是（）。
答案:轨对轨输出运放14.下图是某集成仪表运放在电源电压为±7.5V时针对不同水平的共模输入所表现出来的特性，则该仪表运放的共模阻塞电压为（）。
【图片】答案:-3.5V和3.5V15.如果电磁式电压互感器一次电压过励磁，假设铁芯的剩磁为0，则励磁电流的波形最接近下图中的（）。
【图片】答案:尖顶波16.K型热电偶分度表如下。
已知参考端温度为 30℃时，K型热电偶输出4.508mV，热电偶热端温度最接近（）。
【图片】答案:140℃17.当一次电压U1过高导致电磁式电压互感器过励时，电磁式电压互感器T型等效电路中的（）。
2024秋季西南大学网络教育[1078]《电气设备检测技术》
![2024秋季西南大学网络教育[1078]《电气设备检测技术》](https://img.taocdn.com/s3/m/1e63f37b640e52ea551810a6f524ccbff121cad9.png)
2024秋季西南大学网络教育[1078]电气设备检测技术光电信号的调制方式主要有调频式调制、调幅式调制和脉码调制-光强调制三种。
监测系统按其检测功能可分为单参数监测系统和多参数综合性诊断系统。
电磁干扰主要抑制方式有：接地、滤波、屏蔽和保护电力设备绝缘老化主要包括电老化、机械老化、热老化和环境老化低频法包括低频成分法和低频叠加法状态维修应包括三个步骤，即在线监测、分析诊断和预知性维修由低频叠加法测得绝缘电阻小于1000MΩ时，判电缆性能不良光电信号的调制方式主要有调幅式调制、调频式调制和脉码调制-光强调制三种三比值法中CH4/H2用来区分是放电故障还是热故障监测系统由信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断组成监测系统由信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断组成。
传导耦合是导体之间及元件之间的主要干扰耦合方式，分为共阻抗耦合、电感应耦合和磁感应耦合。
主要有哪些诊断技术？答：阈值诊断、模糊诊断、时域波形诊断、频率特性诊断、指纹诊断、基于人工神经网络的诊断、专家系统诊断。
离线式油中溶解气体色谱分析的优缺点？优点：选择性好、分离性能高、分离时间快、灵敏度高、使用范围广；缺点：检测装置精密而复杂，需熟练的实验人员检测装置体积庞大，只适于实验室检测；现场所采油样需运送至实验室进行分析，不仅耗时，而且采样、运输、保存过程中还会引起气体组分的变化，更不能做到实时在线监测。
固定相的作用，选择固定相的要求以及固定相的常用材料。
固定相对气体组分的分离起着决定性作用，不同性质的固定相适应不同的分离对象，应根据需分离的对象来选择固定相的材料。
选择固定相的要求：要求待测气体的各组分在固定相上的分配系数有差别；要求热稳定性和化学稳定性好，不与被测组分起化学反应。
常用的固定相材料有活性炭、硅胶、分子筛、高聚物等。
试说明高压断路器的监测内容：断路器和操动机构机械特性的监测合分闸线圈回路通路监测操动机构的储压系统灭弧室和灭弧触头电磨损监测绝缘监测断路器主触头及导电部分监测变压器油中不同故障情况下产生的主要气体组分项选择题1、国标GB 7252-2010规定300kV及以上变压器、电抗器油中乙炔溶解气体含量的注意值为（）pp1. 0.52. 13. 24. 52、国标GB 7252-2010规定200kV及以下变压器、电抗器油中乙炔溶解气体含量的注意值为（）pp1. 0.52. 13. 24. 53、根据GB/T17623-1998和IEC60599-1999，20℃时，CO在矿物绝缘油中的奥斯特瓦尔德系数为（1. 0.092. 0.173. 0.124. 0.054、根据6kV-XLPE电缆的交流击穿电压与在线监测得到的正切间的关系可知，当正切占大于（）时1. 0.5%2. 1.0%3. 2.0%4. 5.0%5、用电桥法测量电缆绝缘电阻时，通过GPT的中性点N将直流电压E1加在电缆的绝缘电阻R1上，一1.小于5V2.大于5V3.小于50V4.大于50V6、下列干扰信号中不属于脉冲型干扰信号的是（）1.高频保护信号、高次偕波2.雷电、开关、继电器的断合3.高压输电线的电晕放电4.相邻电气设备的内部放电7、频率为20kHz以下的振动信号选用（）监测。
电气与电子测量技术――干扰和抑制
位（零电位）体，电
缆内部就与外电场隔
离。
注意图中信号电缆的屏蔽层只在测量仪器一端接地，而传 感器不接地，防止由于两点接地引入额外的接地电位差耦 合到测量仪器。
磁场（互感）耦合及其抗干 扰对策
互感（磁场）耦合
受扰电路在c、d点间所感受到的干扰信号为
U2 jM1I
受扰电路所感受到的干扰信号U2随I1、 M和干扰信号的频率ω增大而增大。 降低互感耦合的干扰与噪声——减小 受扰电路的寄生互感M
干扰途径（电场/电容，磁场/互感）
被干扰对象（电子线路测量回路）
抗干扰技术
消除或抑制干扰源的产生——源上消除 切断耦合途径
在允许的条件下远离干扰源，增加耦合距离。 静电屏蔽: 接地的金属 磁场屏蔽: 导磁材料(不用接地) 测量仪器放置在电场或磁场较弱的区域 增强测量电路的抗干扰能力。 缩小测量输入回路面积 合理接地，测量系统浮地设计 对离测量信号频率范围较远的差模干扰采用滤波（软硬件） 共模:差分输入对称设计、共模驱动屏蔽层对抗输入阻抗不平
磁场（互感）耦合
•
I
H
传 感 器
us
A
e
B
edSd B
dt dt
仪器外壳
+Vcc • Ri1 Re
Ri2
•
Ce
B(r) i(t) 2r
e2 Srd d tiMd dti
设 i(t)Imsin t
eS 2 rImcots
图中测量仪表的输入回路由传感器、连接导线A、B和放大电 路的输入阻抗构成一个闭合回路，附近的交流电流 产生的交
共阻抗耦合及抗干扰对策
公共阻抗耦合——公共阻抗耦合到电路
受扰电路在c、d点间所感受到的干扰信号为
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术 3.3.4 要削弱接收电路对干扰的敏感性，必须提高检测装置的
抗干扰能力。一般来说，高输入阻抗的电路比低输入阻抗的
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术 3. 固有噪声源 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。电路中常出现的固有噪声有电阻热噪声、 半导体器件产生的散粒噪声，以及开关、继电器触点、电位器
触点、接线端子电阻、晶体管内部的不良接触产生的接触噪声
等。例如，电视机未接收到信号时， 屏幕上表现出的雪花干 扰，就是由固有噪声引起的。
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术
3.2 噪声源与噪声耦合方式
3.2.1 1. 电子测量系统在工作时，除了有用信号之外，往往还附带着 一些无用的信号。这些无用的、变化不规则的信号会影响测量 结果，严重时会使有用信号失真或被淹没掉，使测量工作无法 进行。这种在电子测量系统中出现的、不希望有的无用信号称 为“噪声”。通常所说的干扰就是指噪声造成的不良效应。噪 声一般属于随机信号， 必须用描述随机信号的方法来描述。
统称为“干扰”。
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术 3.1.2 1.
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橡皮垫等。
第3章 检测信号的干扰及其抑制技术 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。
电气与电子测量技术-干扰和抑制
详细描述
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。
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
干扰及其抑制技术资料
2019/3/14 40
一、 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰
2019/3/14
41
2019/3/14
42
二、 通过公共地线的共阻抗耦合干扰：
2019/3/14
43
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。
2019/3/14 44
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。
2019/3/14
47
1.差模干扰
2019/3/14
34
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
2019/3/14 35
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。
2019/3/14 21
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。
一、 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰
2019/3/14
41
2019/3/14
42
二、 通过公共地线的共阻抗耦合干扰：
2019/3/14
43
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。
2019/3/14 44
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。
2019/3/14
47
1.差模干扰
2019/3/14
34
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
2019/3/14 35
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。
2019/3/14 21
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。
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抑制噪声的措施（三个方面）
抑制噪声源，直接消除干扰源头 切断干扰途径，减小噪声的耦合和辐射 加强受扰设备的抗电磁干扰能力，降低其对噪声的敏感度
3
干扰与噪声的来源
内部噪声干扰：在电子装置和设备内部的电路和器 件产生的噪声干扰．
元件的热噪声、晶体管的低频噪声、在外部触发下的自激， 等
外来噪声干扰：从外部侵入电子装置和设备的噪声 干扰．
21
接地（5）
双层屏蔽（续）
为消除干扰，常采用双层屏蔽及数字模拟电路互相隔离的浮地结构
I c m2
Rs Rs Z2
Ucm Z1 Z0
U sm Icm2Z0
Rs Z2
Z0 Z1 Z0
U
cm
U sm Rs Z0
U cm Z2 Z1 Z0 1011 设：Z0 1k,
R1 1G,C1 1uF Rs 10, Z2 10M
屏蔽罩：用无孔隙的金属薄板制成 屏蔽栅网：用金属编织网或有孔金属薄板制成 屏蔽铜箔：利用多层印刷电路板的一个铜箔面作为屏蔽板 隔离仓：用金属板将金属箱体分割成多个独立的隔仓 导电涂料：在非金属箱体内、外表面喷一层金属涂层
屏蔽的材料：电场屏蔽材料和磁场屏蔽材料
电场屏蔽材料：一般电导率较高的铜或铝；干扰频率较高时，可采用 银，以反射衰减为主。 磁场屏蔽材料：磁导率较高的磁材料，以透射时的吸收衰减为主。但 干扰频率升高时，磁导率下降，屏蔽作用将减弱。 可采用多种不同方式屏蔽组合
UH
13
共模干扰-电磁场的干扰（2）
交流大电流设备的磁场，通过互感感应同时耦合到 输入的两条引线上
E1=E2时，只有共模干扰 E1！=E2时，既有共模干扰，又有差模干扰
E1 jM1I1 E2 jM 2I1
14
共模干扰-不同地电位引起的共模干扰
被测信号源与测量仪器相隔较远时，不能在共同的 “大地点”上接地。 或者接地系统导体中流有大电流使各点电位不同。
干扰随I1、Z1、 Z2的增大而增大 应减小公共阻抗Z1
U2
Z1Z 2 Z2 Z1
I1
干扰源和受扰电路间的 公共阻抗
干扰源的 等效电流源
受扰电路的 等效输入阻抗
7
干扰与噪声的耦合方式（4）
漏电流耦合：由电路间漏电流耦合
干扰随U1、Z2的增大而增大，随Z1的减小而增大 应增大漏电阻抗Z1，减小受扰电路等效输入阻抗Z2
以浮地作为参考电平 机壳仍然必须接地：否则机壳容易感应高电压，危及人身安全 优点：不受大地电流影响 缺点：仍然可能通过电路输入端杂散电容耦合形成干扰
电路的单地原则
在中低频电路中，如果存 在两个接地点，地电位不 等，将耦合到电路中形成 干扰。
18
接地（2）
电缆屏蔽层的接地：应和电路接地相对应
如电路两端均接地 （如信号源和仪器） 屏蔽线两端也须接地 依靠屏蔽体分流干扰
电气测量技术
第十章 干扰与抑制
1
第十章：干扰与抑制
10.1 电磁干扰
2
基本知识
抗电磁干扰技术，即电磁兼容技术 是测控设备与自动化系统的关键技术之一
电子与电力设备相互结合 弱电和强电相互渗透 一次设备数字化
电磁干扰三要素
噪声源：向外发送干扰的源 噪声的耦合和辐射：传播干扰的途径 受扰设备：承受电磁干扰的客体
仪器的抗共模干扰能力用共模抑制比（CMR）表示：
共模干扰源电压峰值
CMR 20 lg Ucm (dB) U c
共模干扰引起的误差电压有效值
11
共模干扰-由被测信号源的特点产生
由不具有对地电位的输出产生
输出的两线中没有任何一个是地线 差分放大电路、不平衡电桥
Ua
1U 2
Uc
Rt Rt
U R
U
Rt
串模干扰可以降到单层 干扰的百万分之一
22
屏蔽（1）
屏蔽的原理：基于屏蔽容器壳体对于干扰信号的反
射和吸收作用。 恰当地选择屏蔽
第一边界的反射波
干扰信号
形式与屏蔽材料，
可使外部进入仪
器内部的干扰明
显减小，也可使
内部干扰逸出减
小。
第二边界的反射波
剩余干扰
23
屏蔽（2）
屏蔽的结构形式：屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽铜箔、隔离仓、 导电涂料，等
24
隔离
由于分布参数无法完全控制 一般系统中，容易形成寄生环路
引入电磁耦合
可采用隔离技术 切断环路，提高抗干扰性能
对于数字系统，通常采用光电耦合。
利用光电耦合，将两个电路的连接隔开。两个电路由各自电源供电， 有各自的地点为基准，相互独立不会造成干扰。
对于模拟系统，常用隔离放大器、变压器耦合等。
25
扼流线圈
滤波电容
外部接地端
29
切断噪声变压器
结构、铁芯材料、形状、线圈位置比较特殊。 可切断高频噪声 既可切断共模干扰、又可切断差模干扰
一次、二次线 圈绕在不同处
高频磁导率低的材料
一次线圈、二 次线圈、铁芯， 分别屏蔽并接
地
30
26
其他抗干扰措施
共模干扰总以串模干扰形式起作用。 采用滤波器
根据干扰信号和被测信号的频率关系，分别用低通、高通、带通、带 阻等滤波器 无源滤波器和有源滤波器 数字滤波器 单级滤波器和多级滤波器
选择器件
如：选择双积分AD转换可以明显抑制工频干扰
要求采样时间T为工频周期整数倍 采用锁相环跟踪系统频率变化
15
第十章：干扰与抑制
10.3 干扰的抑制
16
干扰的抑制方法
接地
地线系统与零线（浮地）系统 电路的单地原则 电缆屏蔽层的接地 双层屏蔽
屏蔽 隔离 灭弧 其他抗干扰措施
采用滤波器 选择器件 对信号进行预处理
17
接地（1）
接地的目的：消除各电路电流流经一个公共地线阻抗产生的 噪声电压以及避免形成回路。 地线系统：设备或仪器的地线系统与大地之间有欧姆相连接 浮地：设备或仪器的地线系统与大地之间无欧姆连接
灭弧
灭弧：在电感性负载上并联各种吸收浪涌电压（电流），并 抑制电弧或火花放电的元器件。
感性负载断开或接通时，磁场能量的突然释放，将产生过电压危害器 件安全，同时产生宽频、高幅值电磁波辐射，干扰其他电路
常用灭弧元件：泄流二极管、硅堆整流器、充气放电管，等。
仅适用直流电感负载
同时适用 直流电感负载 交流电感负载
直流分量、交流分量
抗串模干扰能力的表示：串模抑制比（SMRR） 干扰信号
串模干扰源电压峰值
SMRR 20 lg Unm (dB) U n
串模干扰引起的误差电压有效值
输入信号
10
共模干扰及其分类
共模干扰：以公共地电位为基准点，在仪器两输入 端上同时出现的干扰。可分为三类
由被测信号源的特点产生 电磁场干扰 由不同的地电位引起
U2
Z2 Z2 Z1
U1
干扰源和受扰电路间的 漏电电阻
干扰源的 等效电势
受扰电路的 等效输入阻抗
8
第十章：干扰与抑制
10.2 干扰的表示方法
9
串模干扰
根据干扰进入仪器测量电路的方式不同，将干扰分为：串模 干扰和共模干扰。 串模干扰：由外界条件引起、叠加在被测信号的干扰信号， 并通过测量的输入通道一起进入测量系统的干扰。
模拟地与机 壳间等效阻
抗。
含绝缘电阻 和寄生电容
20
接地（4）
双层屏蔽（续）
I cm2
Ucm Z1 Z0
U sm
I cm2 Z 0
Z0 Z1 Z0
Ucm
U sm Z0 0.03%
Ucm Z1 Z0 104
有共模干扰电压的0.03%
设：Z0 1k,
作为串模干扰电压串入放大器
R1 1G,C1 1uF
R
U R
U U R U 2 2 Rt R
U ac差
Rt
R
U R
-U 2
U ac共
U 212Fra bibliotek共模干扰-电磁场的干扰（1）
高压设备产生的电场，通过分布电容同时耦合到输 入的两条引线
U1=U2时，只有共模干扰 U1！=U2时，既有共模干扰，又有差模干扰
U1
C1 C1 C3
UH
U2
C2 C2 C4
如电路仅一端接地 屏蔽线也同一端接地 屏蔽线另一端和电路地线相连 单点接地，不会形成干扰回路
19
接地（3）
双层屏蔽
高电压强磁场环境下，仪器应采用浮地，而外壳和信号源 （被测信号、传感器）必须接大地
Ucm产生的信号线里串模电流 Ucm产生的屏蔽线里串模电流
Z0上的 压降为模 拟系统的
串模干扰
信号的不平衡阻抗 地电位不等产生的电压
雷电 机器和设备产生的人为噪声：电路通断产生的火花，输电 线路，机动车，超声波设备，等。 太阳磁暴
4
干扰与噪声的耦合方式（1）
一般包括：静电耦合、互感器耦合、公共阻抗耦合、 漏电流耦合
静电耦合：经电路间杂散电容耦合
干扰随U1、C、Z2和干扰信号频率增大而增大
应减少Z2和C
U2
Z2
Z2 1
jC
U1
干扰源和受扰电路间的 寄生电容
干扰源的 等效电势
受扰电路的 等效输入阻抗
5
干扰与噪声的耦合方式（2）
互感器耦合（电感性耦合）：经电路间杂散互感耦 合
干扰随I1、M和干扰信号频率增大而增大
应减小寄生互感
干扰源和受扰电路间的 等效互感
U2 jMI1
干扰源的 等效电流源
受扰电路的 等效输入阻抗
6
干扰与噪声的耦合方式（3）
公共阻抗耦合：由电路间公共阻抗耦合
对信号进行预处理
抑制噪声源，直接消除干扰源头 切断干扰途径，减小噪声的耦合和辐射 加强受扰设备的抗电磁干扰能力，降低其对噪声的敏感度
3
干扰与噪声的来源
内部噪声干扰：在电子装置和设备内部的电路和器 件产生的噪声干扰．
元件的热噪声、晶体管的低频噪声、在外部触发下的自激， 等
外来噪声干扰：从外部侵入电子装置和设备的噪声 干扰．
21
接地（5）
双层屏蔽（续）
为消除干扰，常采用双层屏蔽及数字模拟电路互相隔离的浮地结构
I c m2
Rs Rs Z2
Ucm Z1 Z0
U sm Icm2Z0
Rs Z2
Z0 Z1 Z0
U
cm
U sm Rs Z0
U cm Z2 Z1 Z0 1011 设：Z0 1k,
R1 1G,C1 1uF Rs 10, Z2 10M
屏蔽罩：用无孔隙的金属薄板制成 屏蔽栅网：用金属编织网或有孔金属薄板制成 屏蔽铜箔：利用多层印刷电路板的一个铜箔面作为屏蔽板 隔离仓：用金属板将金属箱体分割成多个独立的隔仓 导电涂料：在非金属箱体内、外表面喷一层金属涂层
屏蔽的材料：电场屏蔽材料和磁场屏蔽材料
电场屏蔽材料：一般电导率较高的铜或铝；干扰频率较高时，可采用 银，以反射衰减为主。 磁场屏蔽材料：磁导率较高的磁材料，以透射时的吸收衰减为主。但 干扰频率升高时，磁导率下降，屏蔽作用将减弱。 可采用多种不同方式屏蔽组合
UH
13
共模干扰-电磁场的干扰（2）
交流大电流设备的磁场，通过互感感应同时耦合到 输入的两条引线上
E1=E2时，只有共模干扰 E1！=E2时，既有共模干扰，又有差模干扰
E1 jM1I1 E2 jM 2I1
14
共模干扰-不同地电位引起的共模干扰
被测信号源与测量仪器相隔较远时，不能在共同的 “大地点”上接地。 或者接地系统导体中流有大电流使各点电位不同。
干扰随I1、Z1、 Z2的增大而增大 应减小公共阻抗Z1
U2
Z1Z 2 Z2 Z1
I1
干扰源和受扰电路间的 公共阻抗
干扰源的 等效电流源
受扰电路的 等效输入阻抗
7
干扰与噪声的耦合方式（4）
漏电流耦合：由电路间漏电流耦合
干扰随U1、Z2的增大而增大，随Z1的减小而增大 应增大漏电阻抗Z1，减小受扰电路等效输入阻抗Z2
以浮地作为参考电平 机壳仍然必须接地：否则机壳容易感应高电压，危及人身安全 优点：不受大地电流影响 缺点：仍然可能通过电路输入端杂散电容耦合形成干扰
电路的单地原则
在中低频电路中，如果存 在两个接地点，地电位不 等，将耦合到电路中形成 干扰。
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接地（2）
电缆屏蔽层的接地：应和电路接地相对应
如电路两端均接地 （如信号源和仪器） 屏蔽线两端也须接地 依靠屏蔽体分流干扰
电气测量技术
第十章 干扰与抑制
1
第十章：干扰与抑制
10.1 电磁干扰
2
基本知识
抗电磁干扰技术，即电磁兼容技术 是测控设备与自动化系统的关键技术之一
电子与电力设备相互结合 弱电和强电相互渗透 一次设备数字化
电磁干扰三要素
噪声源：向外发送干扰的源 噪声的耦合和辐射：传播干扰的途径 受扰设备：承受电磁干扰的客体
仪器的抗共模干扰能力用共模抑制比（CMR）表示：
共模干扰源电压峰值
CMR 20 lg Ucm (dB) U c
共模干扰引起的误差电压有效值
11
共模干扰-由被测信号源的特点产生
由不具有对地电位的输出产生
输出的两线中没有任何一个是地线 差分放大电路、不平衡电桥
Ua
1U 2
Uc
Rt Rt
U R
U
Rt
串模干扰可以降到单层 干扰的百万分之一
22
屏蔽（1）
屏蔽的原理：基于屏蔽容器壳体对于干扰信号的反
射和吸收作用。 恰当地选择屏蔽
第一边界的反射波
干扰信号
形式与屏蔽材料，
可使外部进入仪
器内部的干扰明
显减小，也可使
内部干扰逸出减
小。
第二边界的反射波
剩余干扰
23
屏蔽（2）
屏蔽的结构形式：屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽铜箔、隔离仓、 导电涂料，等
24
隔离
由于分布参数无法完全控制 一般系统中，容易形成寄生环路
引入电磁耦合
可采用隔离技术 切断环路，提高抗干扰性能
对于数字系统，通常采用光电耦合。
利用光电耦合，将两个电路的连接隔开。两个电路由各自电源供电， 有各自的地点为基准，相互独立不会造成干扰。
对于模拟系统，常用隔离放大器、变压器耦合等。
25
扼流线圈
滤波电容
外部接地端
29
切断噪声变压器
结构、铁芯材料、形状、线圈位置比较特殊。 可切断高频噪声 既可切断共模干扰、又可切断差模干扰
一次、二次线 圈绕在不同处
高频磁导率低的材料
一次线圈、二 次线圈、铁芯， 分别屏蔽并接
地
30
26
其他抗干扰措施
共模干扰总以串模干扰形式起作用。 采用滤波器
根据干扰信号和被测信号的频率关系，分别用低通、高通、带通、带 阻等滤波器 无源滤波器和有源滤波器 数字滤波器 单级滤波器和多级滤波器
选择器件
如：选择双积分AD转换可以明显抑制工频干扰
要求采样时间T为工频周期整数倍 采用锁相环跟踪系统频率变化
15
第十章：干扰与抑制
10.3 干扰的抑制
16
干扰的抑制方法
接地
地线系统与零线（浮地）系统 电路的单地原则 电缆屏蔽层的接地 双层屏蔽
屏蔽 隔离 灭弧 其他抗干扰措施
采用滤波器 选择器件 对信号进行预处理
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接地（1）
接地的目的：消除各电路电流流经一个公共地线阻抗产生的 噪声电压以及避免形成回路。 地线系统：设备或仪器的地线系统与大地之间有欧姆相连接 浮地：设备或仪器的地线系统与大地之间无欧姆连接
灭弧
灭弧：在电感性负载上并联各种吸收浪涌电压（电流），并 抑制电弧或火花放电的元器件。
感性负载断开或接通时，磁场能量的突然释放，将产生过电压危害器 件安全，同时产生宽频、高幅值电磁波辐射，干扰其他电路
常用灭弧元件：泄流二极管、硅堆整流器、充气放电管，等。
仅适用直流电感负载
同时适用 直流电感负载 交流电感负载
直流分量、交流分量
抗串模干扰能力的表示：串模抑制比（SMRR） 干扰信号
串模干扰源电压峰值
SMRR 20 lg Unm (dB) U n
串模干扰引起的误差电压有效值
输入信号
10
共模干扰及其分类
共模干扰：以公共地电位为基准点，在仪器两输入 端上同时出现的干扰。可分为三类
由被测信号源的特点产生 电磁场干扰 由不同的地电位引起
U2
Z2 Z2 Z1
U1
干扰源和受扰电路间的 漏电电阻
干扰源的 等效电势
受扰电路的 等效输入阻抗
8
第十章：干扰与抑制
10.2 干扰的表示方法
9
串模干扰
根据干扰进入仪器测量电路的方式不同，将干扰分为：串模 干扰和共模干扰。 串模干扰：由外界条件引起、叠加在被测信号的干扰信号， 并通过测量的输入通道一起进入测量系统的干扰。
模拟地与机 壳间等效阻
抗。
含绝缘电阻 和寄生电容
20
接地（4）
双层屏蔽（续）
I cm2
Ucm Z1 Z0
U sm
I cm2 Z 0
Z0 Z1 Z0
Ucm
U sm Z0 0.03%
Ucm Z1 Z0 104
有共模干扰电压的0.03%
设：Z0 1k,
作为串模干扰电压串入放大器
R1 1G,C1 1uF
R
U R
U U R U 2 2 Rt R
U ac差
Rt
R
U R
-U 2
U ac共
U 212Fra bibliotek共模干扰-电磁场的干扰（1）
高压设备产生的电场，通过分布电容同时耦合到输 入的两条引线
U1=U2时，只有共模干扰 U1！=U2时，既有共模干扰，又有差模干扰
U1
C1 C1 C3
UH
U2
C2 C2 C4
如电路仅一端接地 屏蔽线也同一端接地 屏蔽线另一端和电路地线相连 单点接地，不会形成干扰回路
19
接地（3）
双层屏蔽
高电压强磁场环境下，仪器应采用浮地，而外壳和信号源 （被测信号、传感器）必须接大地
Ucm产生的信号线里串模电流 Ucm产生的屏蔽线里串模电流
Z0上的 压降为模 拟系统的
串模干扰
信号的不平衡阻抗 地电位不等产生的电压
雷电 机器和设备产生的人为噪声：电路通断产生的火花，输电 线路，机动车，超声波设备，等。 太阳磁暴
4
干扰与噪声的耦合方式（1）
一般包括：静电耦合、互感器耦合、公共阻抗耦合、 漏电流耦合
静电耦合：经电路间杂散电容耦合
干扰随U1、C、Z2和干扰信号频率增大而增大
应减少Z2和C
U2
Z2
Z2 1
jC
U1
干扰源和受扰电路间的 寄生电容
干扰源的 等效电势
受扰电路的 等效输入阻抗
5
干扰与噪声的耦合方式（2）
互感器耦合（电感性耦合）：经电路间杂散互感耦 合
干扰随I1、M和干扰信号频率增大而增大
应减小寄生互感
干扰源和受扰电路间的 等效互感
U2 jMI1
干扰源的 等效电流源
受扰电路的 等效输入阻抗
6
干扰与噪声的耦合方式（3）
公共阻抗耦合：由电路间公共阻抗耦合
对信号进行预处理