模擬感測器的主要干擾源及抗干擾措施

2022-05-31 02:06:04 字數 2155 閱讀 1785

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主要干擾源:

1)靜電感應

靜電感應是由於兩條支電路或元件之間存在著寄生電容,使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去,因此又稱電容性耦合。

(2)電磁感應

當兩個電路之間有互感存在時,乙個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另乙個電路,這一現象稱為電磁感應。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導線等。

(3)漏電流感應

由於電子線路內部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內部介質或外殼等絕緣不良,特別是感測器的應用環境濕度較大,絕緣體的絕緣電阻下降,導致漏電電流增加就會引起干擾。尤其當漏電流流入測量電路的輸入級時,其影響就特別嚴重。

(4)射頻干擾

主要是大型動力裝置的啟動、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控矽整流系統的干擾等。

(5)其他干擾

現場安全生產監控系統除了易受以上干擾外,由於系統工作環境較差,還容易受到機械干擾、熱干擾及化學干擾等。

模擬感測器抗干擾的措施:

1、供電系統的抗干擾設計對感測器、儀器儀表正常工作危害最嚴重的是電網尖峰脈衝干擾,產生尖峰干擾的用電裝置有:電焊機、大電機、可控機、繼電接觸器、帶鎮流器的充氣照明燈,甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬體、軟體結合的辦法來抑制。

(1)用硬體線路抑制尖峰干擾的影響

常用辦法主要有三種:

①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設計的干擾控制器,將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上,從而減弱其破壞性;

②在儀器交流電源輸入端加超級隔離變壓器,利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈衝;

③在儀器交流電源的輸入端併聯壓敏電阻,利用尖峰脈衝到來時電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓,從而削弱干擾的影響。

(2)利用軟體方法抑制尖峰干擾

對於週期性干擾,可以採用程式設計進行時間濾波,也就是用程式控制可控矽導通瞬間不取樣,從而有效地消除干擾。

(3)採用硬、軟體結合的看門狗(watchdog)技術抑制尖峰脈衝的影響

軟體:在定時器定時到之前,cpu訪問一次定時器,讓定時器重新開始計時,正常程式執行,該定時器不會產生溢位脈衝,watchdog也就不會起作用。一旦尖峰干擾出現了「飛程式」,則cpu就不會在定時到之前訪問定時器,因而定時訊號就會出現,從而引起系統復位中斷,保證智慧型儀器回到正常程式上來。

(4)實行電源分組供電,例如:將執行電機的驅動電源與控制電源分開,以防止裝置間的干擾。

(5)採用雜訊濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅動器對其它裝置的干擾。該措施對以上幾種干擾現象都可以有效地抑制。

(6)採用隔離變壓器

考慮到高頻雜訊通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合,而是靠初、次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初、次級之間均用遮蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抵抗共模干擾能力。

(7)採用高抗干擾性能的電源,如利用頻譜均衡法設計的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機干擾非常有效,它能把高尖峰的擾動電壓脈衝轉換成低電壓峰值(電壓峰值小於ttl電平)的電壓,但干擾脈衝的能量不變,從而可以提高感測器、儀器儀表的抗干擾能力。

2、訊號傳輸通道的抗干擾設計

(1)光電耦合隔離措施

在長距離傳輸過程中,採用光電耦合器,可以將控制系統與輸入通道、輸出通道以及伺服驅動器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯絡。如果在電路中不採用光電隔離,外部的尖峰干擾訊號會進入系統或直接進入伺服驅動裝置,產生第一種干擾現象。

光電耦合的主要優點是能有效地抑制尖峰脈衝及各種雜訊干擾,使訊號傳輸過程的訊雜比大大提高。干擾雜訊雖然有較大的電壓幅度,但是能量很小,只能形成微弱電流,而光電耦合器輸入部分的發光二極體是在電流狀態下工作的,一般導通電流為10ma~15ma,所以即使有很大幅度的干擾,這種干擾也會由於不能提供足夠的電流而被抑制掉。

(2)雙絞遮蔽線長線傳輸

訊號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響,採用接地遮蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模雜訊能力強,能使各個小環節的電磁感應干擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般採用差分訊號傳輸,可提高抗干擾性能。

採用雙絞遮蔽線長線傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現象中的(2)、(3)、(4)種干擾的產生。

3、區域性產生誤差的消除

在低電平測量中,對於在訊號路徑中所用的(或構成的)材料必須給予嚴格的注意,在簡單的電路中遇到的焊錫、導線以及接線柱等都可能產生實際的熱電勢。由於它們經常是成對出現,因此盡量使這些成對的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施,為此一般用熱遮蔽、散熱器沿等溫線排列或者將大功率。

模擬感測器抗干擾措施

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