1、傳感器抗干擾技術(shù)在實際檢測系統(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) 機械干擾:是由于機械的振動或沖擊,使傳感器系統(tǒng)的敏感和轉(zhuǎn)換元件發(fā)生振動、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產(chǎn)生的熱量所引起的溫度波動以及環(huán)境溫度的變化等會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

2、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)境濕度的增大會使絕緣電阻下降、漏電流增加,這樣電路的參數(shù)就會發(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:射線會使氣體電離、半導(dǎo)體激發(fā)出電子空穴時,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

3、) 電和磁干擾:電和磁可以通過路和場兩個路徑對傳感器系統(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)生的來源分類固有噪聲源:是指器件內(nèi)部物理性的無規(guī)則波動所形成的噪聲。它有熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲等。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。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。不規(guī)則干擾:有些元器件的額定值和特性隨使用

4、條件而變形成不規(guī)則的干擾。隨機干擾:接觸不良、空間電磁耦合等引起隨機的干擾。(3) 從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類內(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。外部干擾:電網(wǎng)電壓波動、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。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,它會轉(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對于機械干擾,主要是采取減振措施來解決。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)、溫度補償技術(shù)等。對于光干擾,可以對半導(dǎo)體元器件用光屏

5、蔽來抑制。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。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。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。對于射線輻射干擾,主要是對射線進行防護,國家有專門的規(guī)范。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。抑制電磁干擾的基本方法 (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,使干擾不能進入接收電路。(3) 消除接收電路對干擾的敏感性:高輸入阻

6、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: 對于已進入電路的干擾,用硬件措施又不易實現(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行信號處理和分析判斷,達(dá)到抑制干擾的目的。抑制電磁干擾的技術(shù) 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)電涂料作為塑料機箱或塑料部件的電磁屏蔽涂

7、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,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到其它地方。在使用空間允許的情況下,選擇盡量長、盡量厚和內(nèi)徑盡量小的鐵氧體抑制元件,可有效地將噪聲衰減掉。浮置技術(shù)將電子設(shè)備地線系統(tǒng)與接大地系統(tǒng)及其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互相絕緣。主要抑制來自接線的干擾,其優(yōu)點是抗干擾性能好,缺點是電子設(shè)備容易產(chǎn)生靜電積累。 對稱電路對稱電路有抑制干擾的能力,在不

8、對稱電路中,為使傳輸導(dǎo)線在傳遞信號過程中所檢拾的噪聲不對電路造成干擾,可用兩個變壓器把信號傳輸線變成對稱電路,使噪聲在變壓器原邊處互相抵消,從而抑制了信號傳輸線引進的干擾。隔離技術(shù)可以在兩個電路之間加一個隔離變壓器或電容,加入隔離變壓器后兩電路之間電的聯(lián)系被切斷,以磁的形式傳遞信號,從而抑制了干擾的影響。也可在兩個電路之間加入一個光耦合器,光耦合器把兩電路間的地環(huán)回路完全隔斷,信號靠光傳遞,更能有效地抑制地線干擾。 濾波它是一種只允許某一頻帶信號通過或阻止某一頻帶信號通過的一種抑制干擾措施。濾波方式有無源濾波、有源濾波和數(shù)字濾波。脈沖干擾抑制采用的方法有利用積分電路,脈沖隔離門及消波器等。使用積分電路,能使脈沖信號寬度大的輸出大,而脈沖寬度小的噪聲輸出小,從而將噪聲干擾除掉。 脈沖群抑制器在工業(yè)過程測量和控制裝置中,當(dāng)電感性負(fù)載斷開時,會在斷點外產(chǎn)生數(shù)千伏的脈沖群(串) ,這種干擾會通過電源線或信號線,也有部分輻射進入測量或控制裝置,使裝置中的數(shù)字電路失效。這種電快速瞬變脈沖是一