第6章检测系统抗干扰技术第6章检测系统抗干扰技术6.1干扰的分类自然干扰主要来自天空，以电磁感应的方式通过系统的壳体、导线、敏感器件等形成接收电路，造成对系统的干扰。尤其对通讯设备、导航设备有较大影响。在检测装置中，半导体元器件均应封装在不透光的壳体内。对于具有光敏作用的元器件，尤其要注意光的屏蔽问题。各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供电电源对测量装置和微型计算机产生影响。大电流输电线周围所产生的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪表也会产生干扰。地磁场的影响及来自电源的高频干扰也可视为外部干扰。6.1.2内部干扰内部干扰是指系统内部的各种元器件、信道、负载、电源等引起的各种干扰。计算机检测系统重常见的信号通道干扰、电源电路干扰和数字电路干扰。（1）信号通道干扰计算机检测系统的信号采集、数据处理与执行机构的控制等，都离不开信号通道的构建与优化。在进行实际系统的信道设计时，必须注意其间的干扰问题。信号通道形成的干扰主要有：1）共模干扰共模干扰对检测系统的放大电路的干扰较大。是指相对公共地电位为基准点，在系统地两个输入端上同时出现的干扰，即两个输入端和地之间存在地电压。2）静电耦合干扰静电耦合干扰的形成，是由于电路之间的寄生电容使系统内某一电路信号的变化，从而影响其它电路。只要电路中有尖峰信号和脉冲信号等高频谱的信号存在，就可能存在静电耦合干扰。3）传导耦合干扰计算机检测系统中脉冲信号在传输过程中，容易出现延时、变形，并可能接收干扰信号，这些因素均会形成传导耦合干扰。（2）电源干扰对于电子、电气设备来说，电源干扰是较为普遍的问题。在计算机检测系统的实际应用中，大多数是采用是由工业用电网络供电。工业系统中的某些大设备的启动、停机等，都可能引起电源的过压、欠压、浪涌、下陷及尖峰等，这些也是要加以重视的干扰因素。同时，这些电压噪声均通过电源的内阻，耦合到系统内部的电路，从而对系统造成极大的危害。（3）数字电路引起的干扰从量值上看，数字集成电路逻辑门引出的直流电流一般只有mA级。由于一般的较低频率的信号处理电路中对此问题考虑不多，所以容易使人忽略数字电路引起的干扰因素。但是，对于高速采样及信道切换等场合，即当电路处在高速开关状态时，就会形成较大的干扰。6.2干扰的引入6.2.1串模干扰串模干扰的等效电路如图6.1所示。其中，Us为输入信号，Un为干扰信号。抗串模干扰能力用串模抑制比来表示：6.2.2共模干扰信号通道间可能存在共模干扰，其实此类干扰可以归纳为三类：（1）由被测信号源的特点产生共模干扰如图6.2所示，具有双端输出的差分放大器和不平衡电桥等不具有对地电位地的形式产生的共模干扰。（2）电磁场干扰引起共模干扰当高压设备产生的电场同时通过分布电容耦合到无屏蔽的双输入线，而使之具有对地电位时，或者交流大电流设备的磁场通过双输入线的互感在双输入线中感应出相同大小的电动势时，都有可能产生共模电压施加在两个输入端。如图6.3a所示，若UH很高，通过局部电容CC1，CC2，CC3，CC4耦合到无屏蔽双输入线上的对地电压是UH在相应电容上的分压值U1及U2:图6.3电磁场干扰引起共模电压当U1＝U2时，它们即是共模干扰电压；当U1≠U2时，则既有共模干扰电压，又有差模干扰电压。图6.3b表示大电流导体的电磁场在双输入线中感应产生的干扰电动势E1及E2也具有相似的性质。即当E1＝E2时，产生共模干扰；当E1≠E2时，既产生共模干扰又产生差模干扰电动势En＝E1－E2。（3）由不同地电位引起的共模干扰当被测信号源与检测装置相隔较远，不能实现共同的“大地点”上接地时，由于来自强电设备的大电流流经大地或接地系统导体，使得各点电位不同，并造成两个接地点的电位差Uce，即会产生共模干扰电压，如图6.4所示。图中Re为两个接地点间的等效电阻。6.3干扰的抑制方法通过正确的接地，可消除各电路电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压；避免磁场和地电位差的影响，不使其形成地环路，避免噪声耦合的影响。我们知道，作为导体，地球的体积非常大，其静电容量也是非常大的，故其电位比较恒定。在实际的工程应用中，常将地球电位作为基准电位，即零电位。此外，通过导体与大地相连时，即使有少许的接地电阻，只要没有电流导入大地，可以认为导体的各部分以及与该导体连接的其他导体全都和大地一样为零电位。当然，检测系统在工作时，系统和基准电位之间总会有微小的电位差，要完全不让电注流入接地点是困难的。因此，接地电位的变化是产生干扰的最大原因之一。6.3.2接地的类型检测系统的接地主要有二种类型：保护接地：保护接地是为了避免因设备的绝缘损坏或性能下降时，系统操作人员