第十三章 检测系统的抗干扰技术

1、2022-4-261第十三章第十三章 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 本章学习干扰的本章学习干扰的来源及防护方法、自来源及防护方法、自动检测系统中的电磁动检测系统中的电磁兼容原理及对策，学兼容原理及对策，学习掌握检测系统的抗习掌握检测系统的抗干扰技术。干扰技术。2022-4-262第一节第一节 干扰源及防护干扰源及防护 在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号

2、共同分析才有噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表）来表示，它是指在信号通道中，有用信号功率示，它是指在信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率与噪声功率PN 之比，或有用信号电压之比，或有用信号电压US与噪声电压与噪声电压UN 之比。信噪比常用之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为对数形式来表示，单位为dB，即，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结

3、果的影响。结果的影响。 干扰与噪声干扰与噪声2022-4-263信噪比信噪比（S/N）的）的计算举例计算举例 在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音的平均电压为音的平均电压为50mV， 50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声的电声的电压为压为0.5mV，求信噪比。，求信噪比。 解解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 又问：当又问：当S/N分别为分别为20 dB、0 dB 、 -20 dB 时，时，说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？ 2022-4-264噪声源及干扰源噪声源及干扰源 一、

4、机械干扰一、机械干扰 机械干扰是指机械振机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置动或冲击使电子检测装置中的元件发生振动，改变中的元件发生振动，改变了系统的电气参数，造成了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的影响。对可逆或不可逆的影响。对机械干扰，可选用专用减机械干扰，可选用专用减振弹簧振弹簧- -橡胶垫脚或吸振橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低系统的橡胶海绵垫来降低系统的谐振频率，吸收振动的能谐振频率，吸收振动的能量，量， 从而减小系统的振从而减小系统的振幅。幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧2022-4-265振动试验台振动试验台 频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节 将

5、被测仪器（如图中的电子天平）固定在将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化。规定振幅下，产品指标是否变化。固定固定2022-4-266跌落试验跌落试验 产品在运产品在运输过程中常因输过程中常因为遭受剧烈震为遭受剧烈震动或跌落而损动或跌落而损坏或性能变差，坏或性能变差，因此需要做抗因此需要做抗跌落试验和测跌落试验和测试。试。跌落试验机跌落试验机2022-4-267二、湿度及化学干扰二、湿度及化学干扰 当环境相对湿度增加时，物体当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材表面就会附着

6、一层水膜，并渗入材料内部，降低了绝缘强度，造成了料内部，降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产生原电加速金属材料的腐蚀，并产生原电池电化学干扰电压；在较高的温度池电化学干扰电压；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。引起有机材料的霉烂。 某些化学物品如酸、碱、盐、某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，必须采取以类似的漏电腐蚀现象，必须采取以下措施来

7、加以保护：下措施来加以保护：浸漆、密封、浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。定期通电加热驱潮等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部2022-4-268仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验喷淋试验喷淋试验2022-4-269仪器设备的防潮试验（续）仪器设备的防潮试验（续）“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房（参考（参考江苏省计量测试技术研究所江苏省计量测试技术研究所资料）资料） 体积：体积：25m3 3 ，温度调节范围：（，温度调节范围：（-40+80）， 湿度调节范围：（湿度调节范围：（3090）%RH 可用于进行大型仪器设备的

8、高低温、恒定湿热、可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验。交变湿热试验。2022-4-2610三、热干扰三、热干扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面：场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）、接触热电势干元件参数的变化（温漂）、接触热电势干扰、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐扰、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐压等级降低等。压等级降低等。 克服热干扰的防护措施有：克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措

9、施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规措施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强散热、采用热屏蔽等。散热、采用热屏蔽等。 2022-4-2611散热实例散热实例 散热风扇散热风扇2022-4-2612四、固有噪声干扰四、固有噪声干扰 在电路中，电子元在电路中，电子元件本身产生的、具有随件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称机性、宽频带的噪声称为固有噪声。最重要的为固有噪声。最重要的固有噪声源是电阻热噪固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和声、半导体散粒噪声和接触噪声等。固有噪声接触噪声等。固有噪声可以从喇叭或耳机中反可以从喇叭或耳机中反映出来，但更多的时候映出来，但更多的时候是反映在输出电压的无是反映在输出电压的无规律跳变上。规律跳变上。 2022-4-2613五、电、磁噪声干扰五、电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电网以及直接辐射电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在工频输电线附近也存在强大的交置中。在工频输电线附近也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场，他们将对十分灵敏的检测