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傳感器抗干擾技術(shù)

2020-11-19 技術(shù)應(yīng)用

在實(shí)際檢測系統(tǒng)中，傳感器的工作環(huán)境是比較復(fù)雜和惡劣的，它所輸出的電信號幅值很小，并且與電路之間的連接具有一定的距離，這時(shí)需要傳送信號的電纜電阻和傳感器的內(nèi)阻以及放大電路等產(chǎn)生的噪聲，再加上環(huán)境噪聲都會(huì)對放大電路造成干擾，影響其正常工作。

因此,必須采取有針對性的措施來提高傳感器電路的抗干擾能力。

干擾類型

(1) 機(jī)械干擾:
是由于機(jī)械的振動(dòng)或沖擊,使傳感器系統(tǒng)的敏感和轉(zhuǎn)換元件發(fā)生振動(dòng)、變形,使連接導(dǎo)線發(fā)生位移等,這些都將影響傳感器電路的正常工作。

(2) 熱干擾:
設(shè)備和元器件在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量所引起的溫度波動(dòng)以及環(huán)境溫度的變化等會(huì)引起傳感器電路的元器件參數(shù)發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。

(3) 光干擾:
半導(dǎo)體元器件在光線的作用下會(huì)激發(fā)出電子———空穴對,使半導(dǎo)體元器件產(chǎn)生電勢或引起電阻值的變化,從而影響傳感器電路的正常工作。

(4) 濕度的干擾:
環(huán)境濕度的增大會(huì)使絕緣電阻下降、漏電流增加,這樣電路的參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。

(5) 塵埃干擾:
環(huán)境灰塵的加重,也會(huì)造成漏電流增加,電路的參數(shù)發(fā)生改變,同樣影響傳感器電路的正常工作。

(6) 化學(xué)干擾:
化學(xué)物品中的酸、堿及腐蝕性氣體等通過腐蝕作用損壞元器件,造成傳感器電路不能正常工作。

(7) 射線輻射干擾:
射線會(huì)使氣體電離、半導(dǎo)體激發(fā)出電子———空穴時(shí),金屬逸出電子等,從而使傳感器系統(tǒng)的正常工作受到影響。

(8) 電和磁干擾:
電和磁可以通過路和場兩個(gè)路徑對傳感器系統(tǒng)形成干擾,這種干擾是最普遍和嚴(yán)重的干擾。

電磁干擾分類

(1) 從噪聲產(chǎn)生的來源分類

①固有噪聲源:
是指器件內(nèi)部物理性的無規(guī)則波動(dòng)所形成的噪聲。它有熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲等。

②人為噪聲源:
是指各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲。它有工頻噪聲、射頻噪聲和電子開關(guān)通斷形成沖擊噪聲。

③自然噪聲源和放電噪聲:
自然噪聲主要指雷電形成的放電現(xiàn)象。放電現(xiàn)象的起因除雷電外,還有各種電氣設(shè)備所造成的,主要有:火花放電、電暈放電、放電管放電等。

(2) 從干擾的表現(xiàn)形式分類

①規(guī)則干擾:
電源的波紋、放大器的自激振蕩等形成有一定規(guī)律的干擾。

②不規(guī)則干擾:
有些元器件的額定值和特性隨使用條件而變形成不規(guī)則的干擾。

③隨機(jī)干擾:
接觸不良、空間電磁耦合等引起隨機(jī)的干擾。

(3) 從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類

①內(nèi)部干擾:電路的過度過程、寄生反饋等引起的干擾屬于內(nèi)部干擾。
②外部干擾:電網(wǎng)電壓波動(dòng)、電磁輻射等屬于外部干擾。

(4) 從干擾對電路作用的形式分類

①差模干擾:這種干擾和有用信號疊加起來直接作用于輸入端,它直接影響到測量結(jié)果。

②共模干擾:不直接對測量結(jié)果造成影響,但當(dāng)信號輸入電路不對稱時(shí),它會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾，對測量產(chǎn)生更為嚴(yán)重的影響。

抑制干擾的基本方法

①對于機(jī)械干擾,主要是采取減振措施來解決。

②對于熱干擾,通常采取的方法有熱屏蔽、恒溫措施、對稱平衡結(jié)構(gòu)、溫度補(bǔ)償技術(shù)等。

③對于光干擾,可以對半導(dǎo)體元器件用光屏蔽來抑制。

④對于濕度干擾,可以采取防潮措施,如浸漆、環(huán)氧樹脂或硅橡膠封灌等。

⑤對于塵埃干擾,可以采取將傳感器密封起來,以及增加其它的防塵措施。

⑥對于化學(xué)干擾,一般采取的措施是密封和保持傳感器的清潔。

⑦對于射線輻射干擾,主要是對射線進(jìn)行防護(hù),國家有專門的規(guī)范。

⑧對于電和磁的干擾,針對不同的電磁干擾類型采取不同相應(yīng)措施。

(1) 消除和抑制干擾源:
能從根本上消除和減小干擾,但只有部分在設(shè)計(jì)者管理權(quán)限范圍內(nèi)的噪聲源可以消除或抑制。

(2) 破壞干擾的耦合通道:
對于以“路”的形式侵入的干擾,可以采用阻截和給予低阻通路的辦法,使干擾不能進(jìn)入接收電路。

(3) 消除接收電路對干擾的敏感性:
高輸入阻抗電路比低輸入阻抗電路易接收干擾,模擬電路比數(shù)字電路易接收干擾。為消弱電路對干擾的敏感性,可以采用濾波、選頻、雙絞線、對稱電路和負(fù)反饋等措施。

(4) 采用軟件抑制干擾:
對于已進(jìn)入電路的干擾,用硬件措施又不易實(shí)現(xiàn)或不易奏效,可以考慮在采用微處理器的智能傳感器電路中,通過編寫一定的程序進(jìn)行信號處理和分析判斷,達(dá)到抑制干擾的目的。

屏蔽技術(shù)

用低電阻材料或高磁導(dǎo)率材料制成容器,將需要防護(hù)的部分包起來。這種防靜電或電磁感應(yīng)所采取的措施稱為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷場的耦合,既抑制各種場的干擾。屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽。

導(dǎo)電涂料
采用導(dǎo)電涂料作為塑料機(jī)箱或塑料部件的電磁屏蔽涂層。這種導(dǎo)電涂料稀釋后可噴涂、刷涂,屏蔽效率高,耐性好、附著力強(qiáng),在形狀復(fù)雜的表面同樣可以獲得優(yōu)良的屏蔽涂層。

接地技術(shù)
一類接地稱為保護(hù)接地,可以保證人員和設(shè)備的安全;另一類接地稱為屏蔽接地,采用屏蔽層接地,能起到良好的抗干擾作用。

鐵氧體抑制元件
采用鐵氧體抑制元件應(yīng)安裝在盡可能接近干擾源的地方, 這樣可防止噪聲耦合

文章來源：傳感器專家網(wǎng)
原文網(wǎng)址：https://mp.weixin.qq.com/s/c1lWDRTHg1nG2l-Ne1ZXgg
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