传感器及检测技术(第3版)[谢志萍]07

1、第第7章章 传感器与检测系统的干扰传感器与检测系统的干扰抑制技术抑制技术电子工业出版社电子工业出版社传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成7.1.1 噪声源噪声源1内部噪声源（1）电路元器件产生的固有噪声。（2）感性负载切换时产生的噪声干扰。（3）接触噪声。传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成2外部噪声源（1）天体和天电干扰。天体干扰是由太阳或其他恒星辐射电磁波产生的干扰。天电干扰是由雷电、大气的电离作用、火山爆发及地震等自然现象所产生的电磁波和空间电位变化所引起的干扰。（2）放电干扰。放电干扰是指电动机的电刷和整流子间的周期性瞬间

2、放电，电焊、电火花加工机床、电气开关设备中的开关通断，电气机车和电车导电线与电刷间的放电等对邻近检测系统的干扰。（3）射频干扰。电视广播、雷达及无线电收发机等对邻近检测系统的干扰，称为射频干扰。（4）工频干扰。大功率输、配电线与邻近测试系统的传输通过耦合产生的干扰，称为工频干扰。 传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成7.1.2 噪声的耦合方式噪声的耦合方式1静电耦合（电容性耦合）12N1122j1jC RUUCCRN121jUC RU传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成2电磁耦合（电感性耦合）N1jUMI传感器与检测技术传感器与检

3、测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成3阻抗耦合ncncUI Z共阻抗耦合干扰是由于两个或两个以上电路有公共阻抗，当一个电路中的电流流经公共阻抗产生压降时，就形成对其他电路的干扰电压，如图传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成电源内阻产生的共阻抗干扰传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成4漏电流耦合由于绝缘不良，流经绝缘电阻R的漏电流对检测装置引起的干扰叫做漏电流耦合。incnniZUERZ传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成7.1.3 噪声的干扰模式噪声的干扰模式1差模干扰差模干扰是指干扰电压与有

4、效信号串联叠加后作用到检测装置的输入端，又称串模干扰、正态干扰、常态干扰或横向干扰等，如图传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成2共模干扰12ABcm1122rrUUrZrZ传感器与检测技术传感器与检测技术7.1 噪声干扰的形成噪声干扰的形成共模干扰抑制比是指作用于检测系统的共模干扰信号与使该系统产生同样输出所需的差模信号之比，用CMRR表示，通常以对数形式表示为：cmnmCMRR20lgUU共模干扰抑制比也可以定义为检测系统的差模增益与共模增益之比，用数学式表示为：cmnmCMRR20lgKK传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术7

5、.2.1 接地技术接地技术（1）信号地。（2）模拟地。（3）数字地。（4）负载地。（5）系统地。传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术两个或两个以上的电路共用一段地线的接地方法称为串联单点接地，其等效电路如图A1231BA232CAB33()()VIIIRVVIIRVVVI R传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术各个电路的地线只在一点（系统地）汇合的接地方式为并联单点接地，如图传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术在高频系统中，通常采用多点接地方式，各个电路或元件的地线以最短的距离就近连到地线汇流排（G

6、round Plane通常是金属底板）上，如图传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术7.2.2 屏蔽技术屏蔽技术1静电屏蔽2电磁屏蔽3低频磁屏蔽4驱动屏蔽传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术7.2.3 滤波技术滤波技术模拟电路中，有代表性的滤波器是低通滤波器。热电偶等响应速度慢的传感器中，仅低频成分有效，高频成分全都是噪声，可由低通滤波器去除噪声干扰。传感器与检测技术传感器与检测技术7.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术高通滤波器是保存高频信号，使低频成分衰减的滤波器，用于信号成分是高频，想去除低频噪声或是想去除直流成分的场合传感器与

7、检测技术传感器与检测技术7.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术7.3.1 数字滤波数字滤波1中位值法2平均值法（1）算术平均值法。11NiiyxN（2）去极值平均值法。传感器与检测技术传感器与检测技术7.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术3限幅滤波传感器与检测技术传感器与检测技术7.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术7.3.2 软件冗余技术软件冗余技术当干扰信号通过某种途径作用到CPU上时，使CPU不能按正常状态执行程序，从而引起混乱，这就是所说的程序“跑飞”。对程序“跑飞”后使其恢复正常的一个最简单的方法是通过人工复位，使CPU重新执行程序。采用这种方法虽然简单，但其需要人的参与，而且复位不及时。

8、人工复位一般是在整个系统已经瘫痪，无计可施的情况下才不得已而为之的，因此进行软件设计时就要考虑到万一程序“跑飞”，应让其自动恢复到正常状态下运行，冗余技术就是经常用到的方法。常用的冗余技术主要有指令冗余技术、数据和程序冗余技术。传感器与检测技术传感器与检测技术7.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术7.3.3 软件陷阱技术软件陷阱技术形 式软件陷阱形式对应入口形式形式之一NOPNOPLJMP 0000H0000H：LJMP MAIN；运行程序形式之二LJMP 0202HLJMP 0000H0000H：LJMP MAIN；运行主程序0202H：LJMP 0000H传感器与检测技术传感器与检测技术7.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术7.3.4 “看门狗看门狗”技术技术计算机受到干扰而失控，引起程序乱飞，也可能使程序陷入“死循环”。当指令冗余技术、软件陷阱技术不能使失控的程序摆脱“死循环”的困境时，通常采用程