传感器抗干扰技术

抑制电磁干扰的技术
屏蔽技术 用低电阻材料或高磁导率材料制成容器,将需要防护 的部分包起来。这种防静电或电磁感应所采取的措 施称为“屏蔽”。屏蔽的目的是隔断场的耦合,既抑 制各种场的干扰。屏蔽可分为静电屏蔽、电磁屏蔽 和磁屏蔽。 导电涂料 采用导电涂料作为塑料机箱或塑料部件的电磁屏蔽 涂层。这种导电涂料稀释后可喷涂、刷涂,屏蔽效率 高,耐性好、附着力强,在形状复杂的表面同样可以 获得优良的屏蔽涂层。
(4) 从干扰对电路作用的形式分类 ①差模干扰:这种干扰和有用信号叠加起来直 接作用于输入端,它直接影响到测量结果。 ②共模干扰:不直接对测量结果造成影响,但当 信号输入电路不对称时,它会转化为差模干扰， 对测量产生更为严重的影响。
抑制干扰的基本方法
①对于机械干扰,主要是采取减振措施来解决。 ②对于热干扰,通常采取的方法有热屏蔽、恒温措施、对称平 衡结构、温度补偿技术等。 ③对于光干扰,可以对半导体元器件用光屏蔽来抑制。 ④对于湿度干扰,可以采取防潮措施,如浸漆、环氧树脂或硅 橡胶封灌等。 ⑤对于尘埃干扰,可以采取将传感器密封起来,以及增加其它 的防尘措施。 ⑥对于化学干扰,一般采取的措施是密封和保持传感器的清洁。 ⑦对于射线辐射干扰,主要是对射线进行防护,国家有专门的 规范。 ⑧对于电和磁的干扰,针对不同的电磁干扰类型采取不同相应 措施。
(2) 从干扰的表现形式分类 ①规则干扰: 电源的波纹、放大器的自激振荡等形成有一定规律 的干扰。 ②不规则干扰: 有些元器件的额定值和特性随使用条件而变形成不 规则的干扰。 ③随机干扰: 接触不良、空间电磁耦合等引起随机的干扰。
(3) 从干扰出现的区域分类 ①内部干扰:电路的过度过程、寄生反馈等引 起的干扰属于内部干扰。 ②外部干扰:电网电压波动、电磁辐射等属于 外部干扰。
接地技术 一类接地称为保护接地,可以保证人员和设备的安全; 另一类接地称为屏蔽接地,采用屏蔽层接地,能起到 良好的抗干扰作用。 铁氧体抑制元件 采用铁氧体抑制元件应安装在尽可能接近干扰源的 地方, 这样可防止噪声耦合到其它地方。在使用空 间允许的情况下,选择尽量长、尽量厚和内径尽量小 的铁氧体抑制元件,可有效地将噪声衰减掉。
隔离技术 可以在两个电路之间加一个隔离变压器或电容,加入 隔离变压器后两电路之间电的联系被切断,以磁的形 式传递信号,从而抑制了干扰的影响。也可在两个电 路之间加入一个光耦合器,光耦合器把两电路间的地 环回路完全隔断,信号靠光传递,更能有效地抑制地 线干扰。 滤波 它是一种只允许某一频带信号通过或阻止某一频带 信号通过的一种抑制干扰措施。滤波方式有无源滤 波、有源滤波和数字滤波。
(3) 光干扰: 半导体元器件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 引起电阻值的变化,从而影响传感器电路的正常工作。 (4) 湿度的干扰: 环境湿度的增大会使绝缘电阻下降、漏电流增加,这 样电路的参数就会发生变化,从而影响了传感器电路 的正常工作。
浮置技术 将电子设备地线系统与接大地系统及其它导电结构 互相绝缘。主要抑制来自接线的干扰,其优点是抗干 扰性能好,缺点是电子设备容易产生静电积累。 对称电路 对称电路有抑制干扰的能力,在不对称电路中,为使 传输导线在传递信号过程中所检拾的噪声不对电路 造成干扰,可用两个变压器把信号传输线变成对称电 路,使噪声在变压器原边处互相抵消,从而抑制了信 号传输线引进的干扰。
电磁干扰分类
(1) 从噪声产生的来源分类 ①固有噪声源: 是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。它有热噪 声、散粒噪声和接触噪声等。 ②人为噪声源: 是指各种电气设备所产生的噪声。它有工频噪声、射频噪声 和电子开关通断 形成冲击噪声。 ③自然噪声源和放电噪声: 自然噪声主要指雷电形成的放电现象。放电现象的起因除雷 电外,还有各种电气设备所造成的,主要有:火花放电、电晕放 电、放电管放电等。
抑制电磁干扰的基本方法
(1) 消除和抑制干扰源: 能从根本上消除和减小干扰,但只有部分在设 计者管理权限范围内的噪声源可以消除或抑 制。 (2) 破坏干扰的耦合通道: 对于以“路”的形式侵入的干扰,可以采用阻 截和给予低阻通路的办法,使干扰不能进入接 收电路。
(3) 消除接收电路对干扰的敏感性: 高输入阻抗电路比低输入阻抗电路易接收干扰,模拟 电路比数字电路易接收干扰。为消弱电路对干扰的 敏感性,可以采用滤波、选频、双绞线、对称电路和 负反馈等措施。 (4) 采用软件抑制干扰: 对于已进入电路的干扰,用硬件措施又不易实现或不 易奏效,可以考虑在采用微处理器的智能传感器电路 中,通过编写一定的程序进行信号处理和分析判断, 达到抑制干的加重,也会造成漏电流增加,电路的 参数发生改变,同样影响传感器电路 的正常工作。 (6) 化学干扰: 化学物品中的酸、碱及腐蚀性气体等通过腐 蚀作用损坏元器件,造成传感器电路不 能正常工作。
(7) 射线辐射干扰: 射线会使气体电离、半导体激发出电子—— —空穴时,金属逸出电子等,从而使传 感器系统的正常工作受到影响。 (8) 电和磁干扰: 电和磁可以通过路和场两个路径对传感器系 统形成干扰,这种干扰是最普遍和严重的干扰。
干扰类型
(1) 机械干扰: 是由于机械的振动或冲击,使传感器系统的敏感和转 换元件发生振动、变形,使连接导线发生位移等,这 些都将影响传感器电路的正常工作。 (2) 热干扰: 设备和元器件在工作时产生的热量所引起的温度波 动以及环境温度的变化等会引起传 感器电路的元器件参数发生变化,从而影响了传感器 电路的正常工作。