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傳感器檢測中的抗干擾技術解析


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時間:2015-12-04 作者:荊楚
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隨著現(xiàn)代科技的進步,生產(chǎn)自動化水平也不斷提高。在工業(yè)生產(chǎn)中.廣泛應用各種傳感器及自動檢測裝置來監(jiān)視生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),有的還需要計算機來控制生產(chǎn)的全過程,這樣的系統(tǒng)中,一般需要數(shù)百個不同的傳感器將各種不同的非電參量轉(zhuǎn)換成電量,供計算機處理。但由于生產(chǎn)現(xiàn)場往往存在大量的電和磁的干擾源,它們可能會破壞傳感器、計算機乃至整個檢測系統(tǒng)的正常工作,因此抗干擾技術是傳感器檢測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),對于從事自動檢測工作的人來說,了解抗干擾技術是非常必要的。

電子測量裝置的電路中出現(xiàn)的、無用的信號稱為噪聲,當噪聲影響電路正常工作時,該噪聲就稱為干擾。信號傳輸過程中干擾的形成必須具備三項因素,即干擾源、干擾途徑以及對噪聲敏感性較高的接收電路。因此消除或減弱噪聲干擾的方法可以針對這三項中的其中任意一項采取措施。在傳感器檢測電路中比較常用的方法,是對干擾途徑及接收電路采取相應的措施以消除或減弱噪聲干擾。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗干擾技術。

一、 屏蔽技術

利用金屬材料制成容器.將需要保護的電路包在其中,可以有效防止電場或磁場的干擾,此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

1、靜電屏蔽

根據(jù)電磁學原理,置于靜電場中的密閉空心導體內(nèi)部無電場線,其內(nèi)部各點等電位。用這個原理,以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料,制作密閉的金屬容器,并與地線連接,把需要保護的電路值r其中,使外部干擾電場不影響其內(nèi)部電路,反過來,內(nèi)部電路產(chǎn)生的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感囂測量電路中,在電源變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間插入一個留有縫隙的導體,并把它接地,可以防止兩繞組之問的靜電耦合,這種方法就屬于靜電屏蔽。

2、電磁屏蔽

對于高頻干擾磁場,利用電渦流原理,使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流,消耗干擾磁場的能量,渦流磁場抵消高頻干擾磁場,從而使被保護電路免受高頻電磁場的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地,同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質(zhì)網(wǎng)狀屏蔽,既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。屏蔽材料必須選擇導電性能良好的低電阻材料,如銅、鋁或鍍銀銅等。

3、低頻磁屏蔽

干擾如為低頻磁場,這時的電渦流現(xiàn)象不太明顯,只用上述方法抗干擾效果并不太好,因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層,以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內(nèi)部。使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步將其接地,又同時起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

基于以上三種常用的屏蔽技術,因此在干擾比較嚴重的她方,可以采用復合屏蔽電纜,即外層是低頻磁屏蔽層。內(nèi)層是電磁屏蔽層.達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題,否則其傳輸效率、靈敏度都要變低。必須對傳感器進行靜電屏蔽,而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術,一般稱之為驅(qū)動電纜技術。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生電容。

二、接地技術

接地技術是抑制干擾的有效技術之一,是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾,同時可提高測試系統(tǒng)的可靠性,減少系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾因素。接地的目的有兩個:安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的,傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要求接地電阻在10以下。屏蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路,以防干擾測量裝置。接地電阻應小于0.02 。

關鍵詞:儀器儀表 電子測量 傳感器 電磁屏蔽    瀏覽量:566

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