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傳感器檢測中的抗干擾技術(shù)解析


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時(shí)間:2015-12-04 作者:荊楚
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隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步,生產(chǎn)自動(dòng)化水平也不斷提高。在工業(yè)生產(chǎn)中.廣泛應(yīng)用各種傳感器及自動(dòng)檢測裝置來監(jiān)視生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),有的還需要計(jì)算機(jī)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(gè)不同的傳感器將各種不同的非電參量轉(zhuǎn)換成電量,供計(jì)算機(jī)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(huì)破壞傳感器、計(jì)算機(jī)乃至整個(gè)檢測系統(tǒng)的正常工作,因此抗干擾技術(shù)是傳感器檢測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),對(duì)于從事自動(dòng)檢測工作的人來說,了解抗干擾技術(shù)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(hào)稱為噪聲,當(dāng)噪聲影響電路正常工作時(shí),該噪聲就稱為干擾。信號(hào)傳輸過程中干擾的形成必須具備三項(xiàng)因素,即干擾源、干擾途徑以及對(duì)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(duì)這三項(xiàng)中的其中任意一項(xiàng)采取措施。在傳感器檢測電路中比較常用的方法,是對(duì)干擾途徑及接收電路采取相應(yīng)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(shù)。

一、 屏蔽技術(shù)

利用金屬材料制成容器.將需要保護(hù)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(xué)原理,置于靜電場中的密閉空心導(dǎo)體內(nèi)部無電場線,其內(nèi)部各點(diǎn)等電位。用這個(gè)原理,以銅或鋁等導(dǎo)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(hù)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(huì)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(gè)留有縫隙的導(dǎo)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(duì)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(hù)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(shí)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(dǎo)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(shí)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(dǎo)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(hù)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(jìn)一步將其接地,又同時(shí)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(shù),因此在干擾比較嚴(yán)重的她方,可以采用復(fù)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(dá)到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實(shí)際測量時(shí)其寄生電容是必須解決的關(guān)鍵問題,否則其傳輸效率、靈敏度都要變低。必須對(duì)傳感器進(jìn)行靜電屏蔽,而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術(shù),一般稱之為驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)。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(shù)

接地技術(shù)是抑制干擾的有效技術(shù)之一,是屏蔽技術(shù)的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾,同時(shí)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(gè):安全性和抑制干擾。因此接地分為保護(hù)接地、屏蔽接地和信號(hào)接地。保護(hù)接地以安全為目的,傳感器測量裝置的機(jī)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(duì)地形成低阻通路,以防干擾測量裝置。接地電阻應(yīng)小于0.02 。

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