测试系统的抗干扰技术PPT

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电源线
Zi Uoຫໍສະໝຸດ Ui（3）共阻抗耦合形成的干扰：
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。
U N I n ZC 可 见 ： 消 除 干 扰 的 核是 心 消 除 几 个 电 路 之 间 的同 共 阻 抗 Z C。
In ZC UN Zi
2) “场”干扰 (1)静电耦合形成的干扰 电场耦合实质上是电容性耦合，它是由于两个电路之间存在寄生电 容，可使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。 如图，为两根导线1、2之间通过电容性耦合形成的干扰。图中： C12-导线1、2间的分布电容， C2 、R2 -导线1对地电容、电阻, UN1-导线1 噪声电压， UNO -导线2感应出来的噪声干扰电压。当R2 比(C12+ C2 )的 阻抗小得多时， 可求得UNO 1 2 C12 C1 UN1 C2 R2 UNO UN1 UNO C1 C2 R2
二、干扰途径
1.噪声： 各种干扰在检测系统的输出端往往反映为一些与检测量 无关的信号，这些无用的信号称为噪声。 2.干扰途径： 噪声通过一定的途径侵入检测装置才会对测量结果造成 影响。干扰的途径有“路”和“场”两种形式。 凡噪声通过电路的形式作用于被干扰对象的，都属于 “路” 干扰。如通过漏电流引入的干扰。 凡噪声通过电场、磁场的形式作用于被干扰对象的，都 属于“场”干扰。如通过分布电容、分布电感引入的干扰。
测试系统的抗干扰技术
一、干扰源
测量过程中，除待测量信号外，各种不可见的、随机 的信号可能出现在测量系统中。这些信号与有用信号叠加 在一起，严重扭曲测量结果。
机 械 干 扰 湿 度 变 化 干 扰 化 学 干 扰 电 磁 干 扰 射 线 辐 射 干 扰
热 干 扰
光 干 扰
测量系统
1、机械干扰: 是由于机械振动或冲击，使检测装置中的元件发生振动、 变形，使连接线发生位移，使指针发生抖动。 声波的干扰类似于机械振动，从效果上看，也可以列入 这一类。 抗机械干扰主要采用减震措施，如减震弹簧、减震橡皮 垫等。 2、热干扰: 工作时，检测系统产生的热量所引起温度波动和环境温 度的变化等引起检测电路元器件参数发生变化，或产生附 加的热电动势等。 抗热干扰主要采用： 1）采用热屏蔽，如将关键元器件用导热良好的金属屏 蔽罩包围起来。 2）采用恒温措施，如将基准稳压管（与精度密切相关 的器件）置于恒温槽中。
由 UN
UN
Zi En Ra Z i
可得
Zi 108 En 10 15 0.149 V 8 Ra Z i 10 10
Ra Uo
En
Ui
UN
Zi
（2）传导耦合形成的干扰：
噪声经导线耦合到电路中去是最明显的干扰现象。 当导线经过有噪声的环境时，即拾取噪声，并经导 线传送到电路而造成干扰。如经电源线引入的噪声。
1) “路” 干扰：
（1） 漏电流耦合形成的干扰： 是由于绝缘不良，电流经绝缘电阻的漏电流所引 起的干扰，如图。
Ra
UN
Zi En Ra Z i
其中：
En Zi UN
UN 干 扰 电 压 Zi 干 扰 电 路 的 输 入 阻 抗 Ra 漏 电 阻 En 噪 声 电 势
漏电流耦合形成的干扰经常发生在下列情况： # 当用传感器测量较高的直流电压时。 # 在传感器附近有较高的直流电压源时。 # 在高输入阻抗的直流放大电路中。 如图，设直流放大电路的输入阻抗 Zi=108Ω， En=15V , Ra=1010Ω
U NO jR2C12U N 1
C12
电容性耦合示意图
等效电路
U NO jR2C12U N 1
由上式可以得到下面结论： # 被接收的噪声干扰电压UNO与噪声源的角频率ω成正比。这表明：频 率越高，静电耦合干扰越严重。但是，对于微弱信号（极低电平）的接受 电路，即使在音频范围（20 Hz~20KHz），静电耦合干扰也不能忽视。 # 干扰电压UNO与接受电路的输入电阻R2成正比。这表明：降低接受电 路的输入电阻R2，可减少静电耦合干扰。对于微弱信号（极低电平）的放 大器，其输入电阻应尽可能低，一般希望在数百欧姆以下。 # 干扰电压UNO正比于噪声源与接受电路之间的分布电容C12。这表明： 减小分布电容C12，可降低静电耦合干扰。通常采用合理布线和适当防护 措施减小分布电容。 1 2 注意： C12 UN 当有几个噪声源同时经静电 O C1 R2 耦合干扰同一接收电路，只要是 UN1 线形电路，就可以使用迭加原理 C2 进行分析。 电容性耦合示意图
3）电路采用对称平衡结构，如差动放大电路、桥式电路等。 4）采用温度补偿元件，如温补电阻。
3、光干扰: 检测系统广泛采用半导体元器件，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。 抗光干扰主要采用光屏蔽，如将对光敏感的半导体元器 件用不透光的屏蔽罩包围起来。 4、湿度变化干扰: 湿度增加会使元件的绝缘电阻下降，漏电流增加，高值 电阻阻值下降，电介质的介电常数增加，吸潮的线圈骨架 膨胀等等。 抗湿度干扰主要采用密封防潮措施，如将电气元件印刷 电路板浸漆、环氧树脂封灌和硅橡胶封灌等。
5、化学干扰: 如酸碱盐及腐蚀性气体会通过化学腐蚀作用损坏检测位 置。 抗化学干扰主要采用良好的密封和注意清洁。
6、电磁干扰: 电和磁可以通过电路和磁路对检测系统产生干扰作用。 电场和磁场的变化也会在有关电路中感应出干扰电压。 电磁干扰对于检测系统来说是最为普遍和影响最严重的 干扰。有关抑制电磁干扰的方法下面将进一步讨论。 7、射线辐射干扰: 射线会使气体电离，半导体激发电子空穴对和金属逸出 电子等。 因此，用于原子能、核装置等领域的检测系统尤其要注 意射线辐射干扰。