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习 题 七
7-1、简述干扰的三个组成要素。
干扰的形成包括三个要素:干扰源、传播途径和接受载体.
7-2、简述电磁干扰的种类。
1、静电干扰
2 、磁场耦合干扰
3、漏电耦合干扰
4、共阻抗干扰
5、电磁辐射干扰
7-3、简述干扰对机电一体化系统的影响。
在机电一体化系统的工作环境中,存在大量的电磁信号,如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等,当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时,往往就会扰乱系统的正常运行,轻者造成系统的不稳定,降低了系统的精度;重者会引起控制系统死机或误动作,造成设备损坏或人身伤亡。
7-4、什么是共模干扰?
共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。
7-5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。
抑制干扰的措施很多,主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法
7-6、什么是屏蔽技术及其分类?
屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体,将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道,阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同,可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
7-7、机电一体化中隔离方法有哪些?
隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法
7-8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合?
滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多,因此,当接受器接收有用信号时,也会接收到那些不希望有的干扰。这时,可以采用滤波的方法,只让所需要的频率成分通过,而将干扰频率成分加以抑制。
常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。低通滤波器只让低频成分通过,而高于截止频率的成分则受抑制、衰减,不让通过。高通滤波器只通过高频成分,而低于截止频率的成分则受抑制、衰减,不让通过。带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过,而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制,不让通过。带阻滤波器只抑制某一频率范围内的频率成分,不让其通过,而低于下截止和高于上截止频率的频率成分则可通过。
7-9、什么是接地?常用的接地方法有哪些?各有什么优缺点?
将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(大地)实现低阻抗的连接,称之谓接地。接地的目的有两个:一是为了安全,例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接,当设备中存在漏电时,不致影响人身安全,称为安全接地;二是为了给系统提供一个基准电位,例如脉冲数字电路的零电位点等,或为了抑制干扰,如屏蔽接地等。称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。
1、一点接地
如图7-1所示为串联一点接地,由于地电阻r1,r2和r3,是串联的,所以各电路间相互发生干扰,虽然这种接地方式很不合理,但由于比较简单,用的地方仍然很多。当各电路的电平相差不大时还可勉强使用;但当各电路的电平相差很大时就不能使用,因为高电平将会产生很大的地电流并干扰到低电平电路中去。
2、多点接地
多点接地所需地线较多,一般适用于低频信号。若电路工作频率较高,电感分量大,各地线间的互感耦合会增加干扰。如图所示,各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金属构件上。
3、地线的设计
机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7-14所示是一台数控机床的接地方法
7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰?
用软件来识别有用信号和干扰信号,并滤除干扰信号的方法,称为软件滤波。识别信号的原则有两种:
(1)时间原则
(2)空间原则
(3)属性原则
7-11、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有哪些?
一、逻辑设计力求简单可靠
二、硬件自检测和软件自恢复的设计
三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰
7-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器,请问光电耦合器的作用有哪些?
光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的,所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时,不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合,而是借助于光作介物进行耦合,因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。如图7-6a所示为一般光电耦合器组成的输入/输出线路。在控制系统中,它既可以用作一般输入/输出的隔离,也可以代替脉冲变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性,使它能方便地组合成各种电路。又由于它靠光耦合传输信息,使它具有很强的抗电磁干扰的能力,从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用.
7-13、控制系统接地通常要注意哪些事项?
机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7-14所示是一台数控机床的接地方法。从图中可以看出,接地系统形
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