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隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)和(he)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan),機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)品(pin)的(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan),使(shi)用(yong)密(mi)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)愈(yu)加(jia)嚴(yan)重(zhong),對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)類(lei)產(chan)品(pin)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),抗(kang)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)尤(you)為(wei)關(guan)鍵(jian)。
抗幹擾是一個非常複雜、實shi踐jian性xing很hen強qiang的de問wen題ti,一yi種zhong幹gan擾rao現xian象xiang可ke能neng是shi由you若ruo幹gan因yin素su引yin起qi的de。因yin此ci,在zai傳chuan感gan器qi電dian路lu以yi及ji測ce控kong係xi統tong的de設she計ji中zhong,不bu僅jin應ying預yu先xian采cai取qu抗kang幹gan擾rao措cuo施shi,在zai調tiao試shi過guo程cheng中zhong還hai應ying及ji時shi分fen析xi出chu遇yu到dao的de現xian象xiang,對dui傳chuan感gan器qi及ji其qi係xi統tong的de電dian路lu原yuan理li、具體布線、屏蔽、電源的抗幹擾能力、數字地或模擬地的處理以及防護形式不斷改進,以提高電路的可靠性和穩定性。
傳感器產生幹擾的因素和種類
傳感器的工作環境嚴重的影響著傳感器的正常運行,包括寬溫區的工作環境溫度變化、強烈的機械振動、yanwujidiancichangdeganraodeng,laiziyugeleigongzuohuanjingyinsuduichuanganqichanshenggezhongganrao,youdeshiyouguilvdeganrao,youdejuyousuijixing。qizhong,diancichanghuanjingyinsubianhuadailaideganrao,duichuanganqidewendingxinghekekaoxingyouzhejiaodadeyingxiang。
在傳感器的各類工況中,存在大量的電磁幹擾因素,各種高壓電器設備、高(gao)壓(ya)開(kai)關(guan)等(deng)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)強(qiang)的(de)磁(ci)場(chang)變(bian)化(hua)影(ying)響(xiang),使(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)周(zhou)圍(wei)磁(ci)場(chang)的(de)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian),帶(dai)來(lai)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)著(zhe)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。因(yin)此(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)中(zhong)電(dian)磁(ci)抗(kang)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。
幹擾的形成三要素為幹擾源、傳播途徑和接受載體。電磁幹擾按幹擾三要素方式分以下三種:
第一種是傳導幹擾:
是通過電源、電纜,布線係統、接地係統等引起的串擾。
第二種是輻射幹擾:
在兆赫以上的高頻輻射就比較明顯,當導線長度超過四分之一波長時,輻射功率則相應增大。
第三種是感應及耦合引起的幹擾。
針對以上傳導、輻射和感應及耦合等不同的幹擾方式,可以采取不同的抗幹擾技術,切斷或屏蔽幹擾源,主要方法有以下幾種:
屏蔽技術
屏蔽技術可以有效防止電場或磁場的幹擾。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:jingdianpingbijiushiyongtonghuolvdengdaodianxingnenglianghaodejinshuweicailiaozhizuochengfengbidejinshurongqi,bingyudixianlianjie,baxuyaopingbidedianluzhiyuqizhong,shiwaibuganraodianchangdedianlichangbuyingxiangqineibudedianlu,fanguolai,neibudianluchanshengdedianlixianyewufawaiyiyingxiangwaidianlu。jingdianpingbibudannenggoufangzhijingdianganrao,yeyiyangnengfangzhijiaobiandianchangdeganrao,suoyixuduoyiqidewaikeyongdaodiancailiaozhizuobingqiejiedi。
現在雖然有越來越多的儀器用工程塑料(ABS)製作外殼,但當你打開外殼時,仍然會看到在機殼的內壁上粘貼有一層接地的金屬薄膜,它可以起到與金屬外殼一樣的靜電屏蔽作用。
2、低頻磁屏蔽:低di頻pin磁ci屏ping蔽bi就jiu是shi用yong來lai隔ge離li低di頻pin磁ci場chang和he固gu定ding磁ci場chang耦ou合he幹gan擾rao的de有you效xiao措cuo施shi。任ren何he通tong過guo電dian流liu的de導dao線xian或huo線xian圈quan周zhou圍wei都dou存cun在zai磁ci場chang,客ke觀guan存cun在zai磁ci場chang,它ta們men可ke能neng對dui檢jian測ce儀yi器qi的de信xin號hao線xian或huo者zhe儀yi器qi造zao成cheng磁ci場chang耦ou合he幹gan擾rao。
為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)磁(ci)場(chang)耦(ou)合(he)幹(gan)擾(rao),必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)高(gao)導(dao)磁(ci)材(cai)料(liao)作(zuo)屏(ping)蔽(bi)層(ceng),以(yi)便(bian)讓(rang)低(di)頻(pin)幹(gan)擾(rao)磁(ci)力(li)線(xian)從(cong)磁(ci)阻(zu)很(hen)小(xiao)的(de)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)上(shang)通(tong)過(guo),使(shi)低(di)頻(pin)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)路(lu)免(mian)受(shou)低(di)頻(pin)磁(ci)場(chang)耦(ou)合(he)幹(gan)擾(rao)的(de)影(ying)響(xiang)。例(li)如(ru),儀(yi)器(qi)的(de)鐵(tie)皮(pi)外(wai)殼(ke)就(jiu)起(qi)到(dao)低(di)頻(pin)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)的(de)作(zuo)用(yong)。若(ruo)進(jin)一(yi)步(bu)將(jiang)外(wai)殼(ke)接(jie)地(di),以(yi)同(tong)時(shi)起(qi)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)的(de)作(zuo)用(yong)。
3、電磁屏蔽:電磁屏蔽也是采用導電良好的金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形,將被保護的電路包圍在其中。
它屏蔽的幹擾對象不是電場,而是高頻(40KHz以上)cichang。ganraoyuanchanshengdegaopincichangyudaodaodianlianghaodediancipingbicengshi,jiuzaiqiwaibiaomianganyingchutongpinlvdedianwoliu,congerxiaohaolegaopinganraodenengliang。qici,dianwoliuyejiangchanshengyigexindecichang,genjulengcidinglv,qifangxiangqiahaoyuganraoyuandefangxiangxiangfan,yidixiaoleyibufenganraocichangdenengliang,congershidiancipingbicengneibudedianlumianshougaopinganraocichangdeyingxiang。
由於無線電廣播的本質是電磁波,所以電磁屏蔽也能吸收掉它們的能量,這就是我們在汽車(鋼板車身,但並未接地)裏收不到電台,而必須將收音機的天線拉出車外的原因。
若(ruo)將(jiang)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)接(jie)地(di),它(ta)可(ke)同(tong)時(shi)兼(jian)有(you)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong),對(dui)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)就(jiu)會(hui)更(geng)好(hao)。通(tong)常(chang)作(zuo)為(wei)傳(chuan)輸(shu)線(xian)使(shi)用(yong)的(de)銅(tong)質(zhi)網(wang)狀(zhuang)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)接(jie)地(di)時(shi)就(jiu)能(neng)同(tong)時(shi)起(qi)到(dao)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)和(he)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)的(de)作(zuo)用(yong)。
接地技術
接地是保證人身和設備安全、抗幹擾的一種方法。合理地選擇接地方式是抑製電容性耦合、電感性耦合及電阻耦合,減小或削弱幹擾的重要措施。
不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求,必須選擇合適的接地方法,常用接地方法有一點接地和多點接地。
1、一點接地
在低頻電路中一般建議采用一點接地,在實際的工業現場,由於兩者相距較遠,信號傳輸線也較長,所以測量的數據會發生跳動、造(zao)成(cheng)誤(wu)差(cha)變(bian)大(da)。解(jie)決(jue)此(ci)類(lei)問(wen)題(ti)必(bi)須(xu)按(an)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)原(yuan)則(ze),。所(suo)謂(wei)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)就(jiu)是(shi)指(zhi)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)多(duo)點(dian)接(jie)地(di)的(de)話(hua),由(you)於(yu)各(ge)接(jie)地(di)點(dian)的(de)電(dian)位(wei)不(bu)同(tong)就(jiu)可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),因(yin)此(ci)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)盡(jin)可(ke)能(neng)的(de)做(zuo)到(dao)一(yi)點(dian)接(jie)地(di),如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)一(yi)點(dian)接(jie)地(di),則(ze)盡(jin)量(liang)將(jiang)接(jie)地(di)線(xian)加(jia)寬(kuan),以(yi)使(shi)各(ge)接(jie)地(di)點(dian)的(de)電(dian)位(wei)相(xiang)近(jin),以(yi)免(mian)形(xing)成(cheng)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。
2、多點接地
一yi般ban建jian議yi高gao頻pin電dian路lu采cai用yong多duo點dian接jie地di。高gao頻pin時shi,即ji使shi一yi小xiao段duan地di線xian也ye將jiang有you較jiao大da的de阻zu抗kang壓ya降jiang,加jia上shang分fen布bu電dian容rong的de作zuo用yong,不bu可ke能neng實shi現xian一yi點dian接jie地di,因yin此ci可ke采cai用yong平ping麵mian式shi接jie地di方fang式shi,即ji多duo點dian接jie地di方fang式shi,利li用yong一yi個ge良liang好hao的de導dao電dian平ping麵mian體ti(如采用多層線路板中的一層)接至零電位基準點上,各高頻電路的地就近接至該導電平麵體上。
youyudaodianpingmiantidegaopinzukanghenxiao,jibenbaozhenglemeiyichudianweideyizhi,tongshijiashepangludianrongdengjianshaoyajiang。yinci,zhezhongqingkuangyaocaiyongduodianjiedifangshi。
隔離技術
隔離是破壞幹擾途徑、切斷耦合通道,從而達到抑製幹擾的一種技術措施。通常有變壓器隔離和光電隔離兩種。
變壓器隔離主要使用在傳輸交變信號的傳輸通道中。
guangdianouheqigeliguangfanyingyongyushuzijiekoudianluzhong。muqian,zaizidongjiancexitongzhongyuelaiyueduodecaiyongguangdianouheqilaitigaoxitongdekanggongmoganraonengli。guangdianouheqishiyizhongdianguangdianouheqijian,tadeshuruliangshidianliu,shuchuliangyeshidianliu,danshishuru、輸出之間從電氣上看卻是絕緣的。保證了輸入回路和輸出回路的電氣隔離。
光電耦合器的主要特點是:輸入、輸出回路絕緣電阻高(大於1010Ω)、耐壓超過1KV;因為光的傳輸是單向的,所以輸出信號不會反饋和影響輸入端;輸入、輸出回路在電氣上是完全隔離的,能很好的解決不同電位、不同邏輯電路之間的隔離和傳輸矛盾。
濾波技術
lvbojishujiushicaiyongxiangyingxingshidelvboqijianggezhongganraoxinhaolvchu,shixinhaochuanshuguochengzhongdeganraoxinhaobujinrujiancexitong。tashiyizhiganraodezuiyouxiaocuoshizhiyi。lvbojishutebieduiyizhijingdaoxianouhedaodianludeganrao,tashiyizhongguangfancaiyongdecuoshi。jiangxiangyingpindaidelvboqijieruxinhaochuanshutongdaozhong,lvchuhuojinkenengshuaijianganraoxinhao,yidadaotigaoxinzaobi,yizhiganraodemude。
各種濾波器是抑製差模幹擾的有效措施之一。在自動檢測係統中常用的濾波器種類有以下幾種:
1、RC濾波器:當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時,利用小體積、低成本的無源RC低通濾波器將對串模幹擾有較好的抑製效果。
2、交流電源濾波器:電源網絡吸收了各種高低頻噪聲,對此常用LClvboqilaiyizhihunrudianyuandezaosheng。zaidianyuanhefuzaizhijiancharujiaoliudianyuanlvboqizhihou,keyijiangjiqianhezizhijishizhaohezifanweineidedianciganraoshuaijianjishibeiyishang。zaiganraohuanjingzhonggongzuodejisuanji、傳感器、二次儀表等電器設備的電源最好都要串聯交流電源濾波器。在選擇交流電源濾波器時主要考慮:一是濾波器的額定電流必須大於該電氣設備的工作電流;二是在可預見的頻率範圍內,對幹擾的衰減係數必須符合要求。使用時可根據需要,選擇內部包含一級LC或兩級甚至三級LC的電源濾波器。在使用時必須良好接地。
3、直流電源濾波器:直流電源往往為幾個電路所共用,為了避免通過電源內阻造成幾個電路之間的相互幹擾,應在每個電路的直流電源上加上RC或LC退耦濾波器。對於熱幹擾、溫度幹擾、光幹擾等其它的幹擾也可采用與之相對應的措施,對於熱幹擾可以采用熱屏蔽加以解決;對於溫度幹擾可以采用溫度補償的方式,以適應工作現場的溫度變化。另外,設計的過程中,在選用電器元件、傳感器時必須選用性能參數穩定、可靠性高、能適應具體工作現場條件的器件,以保證係統組成後工作的可靠、安全。
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