第14章_传感器应用技术

第14章传感器应用技术 本章学习要求 1 了解选择传感器时应考虑的因素和步骤 2 了解传感器的供电电源 3 掌握传感器的屏蔽 接地 隔离 布线 灭弧等抗干扰技术 传感器与测试技术 14 1传感器的选择 14 1 1选择传感器时应考虑的因素 1 与测量条件有关的因素 2 与传感器性能有关的因素 3 与使用环境有关的因素 4 与购买和维护有关的因素 第14章传感器应用技术 14 2供电电源 14 2 1电池 对于便携式电子仪器必须采用电池供电 要求其功耗很小 电池有锰干电池 碱性电池 锂电池和镍镉电池等 第14章传感器应用技术 14 3抗干扰技术 形成电磁干扰的三个要素 向外发送干扰的源 噪声源 传播电磁干扰的途径 耦合通道 承受电磁干扰的受体 受扰设备 来自测控系统内部的无用信号称为噪声 而把来自外部的无用信号称为干扰 工程实践中都称为 干扰 第14章传感器应用技术 1 信噪比 通道中有用信号成分与噪声信号成分之比称为信噪比 设有用信号功率为PS 有用信号电压为US 噪声功率为PN 噪声电压为UN 则有 常见噪声源 各种放电现象的放电噪声源 电气设备噪声源和固有噪声源 如 自然界雷电 有触点电器 放电管 工业用高频设备 电力输电线 机动车 大功率发射装置 超声波设备等 14 3抗干扰技术 2 噪声的耦合方式 包括 静电耦合 互感耦合 公共阻抗耦合和漏电流耦合等 14 3抗干扰技术 14 3 2屏蔽 接地 隔离 布线与灭弧技术 电磁屏蔽就是利用电导率和磁导率高的材料制成封闭的低阻抗容器 将受扰电路置于该容器中 从而抑制该容器外的干扰与噪声对容器内电路的影响 或将产生干扰与噪声的电路置于该容器之中 从而减弱或消除其对外部电路的影响 1 电磁屏蔽技术 屏蔽与接地相结合 14 3抗干扰技术 2 双绞线传输 抑制电磁感应干扰采用双绞线 一根做作屏蔽 另一根做信号传输线 抑制静电感应采用金属网屏蔽线 金属网做屏蔽层 芯线用于传输信号 外来磁场干扰引起的感应电流方向相反而抵消 14 3抗干扰技术 3 接地技术 接地有两种含义 一是连接到系统基准地 二是连接到大地 从用途上分 一是抑制干扰接地 二是安全保护接地 14 3抗干扰技术 4 布线技术印刷电路板上的布线 尽量加粗电源线和地线 降低直流电阻 尽量避免互相平行的长信号线 防止寄生电容 电路板间配接扁平电缆时 其长度一般不应超过传输信号波长的1 3 2 多点接地方式 多点接地降低地线长度 减小高频时的接地阻抗 14 3抗干扰技术 5 灭弧技术 当接通或断开电动机绕组 继电器线圈 电磁阀线圈 空载变压器等电感性负载时 会产生电弧或火花放电 为消除这种干扰 常采用灭弧元件 14 3抗干扰技术 14 3 3电源干扰抑制技术 电网干扰的抑制采用交流电源滤波器 L1 L2为共模扼流圈 抑制低频共模干扰 电容C1抑制差模干扰 电容C2 C3抑制高频共模和差模干扰 1 电网干扰抑制技术 14 3抗干扰技术 2 直流电源干扰抑制技术 直流电源干扰的抑制可采用直流电源滤波器 C1 C3 C5 C7为电解电容 用来滤除低频干扰 C2 C4 C6 C8为陶瓷电容 用来滤除高频干扰 14 3抗干扰技术 14 3 4软件抗干扰技术 在内嵌微处理器的测控系统中 可采用硬件与软件 数字滤波P252 相结合的抗干扰技术 14 3抗干扰技术 小结在研究传感器的基本原理 基本特性 信号调理电路及应用的同时 有必要探讨传感器的选择 供电电源和抗干扰技术等问题 1 选择