第七章数据采集系统中的关键技术技术分析.pptx

第七章 数据采集系统中的 关键技术 本章内容 抗干扰技术 分析与处理技术 数据存储技术 数据传输技术 2 3 抗干扰技术 7.1 抗干扰技术 干扰：是指有用信号以外的“噪声” 影响系统的准确度 降低系统的可靠性 形成三要素：干扰源、传播途径和敏感器件 4 7.1.1 干扰源的分类 按照干扰的来源划分 5 干扰 外部干扰 天电干扰 天体干扰 电器设备干扰 内部干扰 耦合感应 多点接地电位差 寄生振荡 各种噪声 按照干扰出现的规律划分 6 干扰 固定干扰 固定的电气设备 半固定干扰 偶然使用的电气设备 随机干扰 偶发性的干扰 7.1.1 干扰源的分类 按照干扰产生和传播的方式划分 7 干扰 静电干扰 磁场耦合干扰 电磁辐射干扰 电导通路耦合干扰 漏电耦合干扰 7.1.1 干扰源的分类 按照干扰与输入信号的关系划分 8 7.1.1 干扰源的分类 9 7.1.1 干扰源的分类 7.1.2 干扰的传播途径 传播途径 磁场耦合 公共阻抗 耦合 静电耦合 10 7.1.2 干扰的传播途径 静电耦合：由于分布电容的存在，电场通过电容耦合的途径进入到其它线路中。 磁场耦合：由于任何载流导体周围空间中都会产生磁场，而交变磁场对其周围闭合电路会产生感应电势所导致的现象。 公共阻抗耦合：两个电路存在一个公共阻抗，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰的现象。 11 1、抑制干扰源 （1）交流电源的干扰 采用隔离变压器 12 7.1.3 硬件抗干扰措施 由于数据采集系统与电网分别有各自的地线，如果把两者直接相连，则它们的地线之间存在电位差，会形成环流造成共模干扰。 采用隔离变压器将两者隔离，使电网地线的干扰不能进入系统，提高抗共模抑制能力，从而保证系统的可靠工作， 采用电源低通滤波器 消除大于50Hz的高次谐波 采用交流稳压源 把输出波形畸变控制在5%以内 还可以对负载短路起限流保护作用 13 7.1.3 硬件抗干扰措施 （2）直流电源的干扰 采用集成稳压块单独供电 如采用DC-DC电源模块、三端稳压模块等 14 7.1.3 硬件抗干扰措施 （3）印制电路板（PCB）的设计 15 7.1.3 硬件抗干扰措施 7.1.3 硬件抗干扰措施 （3）印制电路板（PCB）的设计 合理布线： 合理布局： 合理接地： 16 避免长距离的平行走线 信号线与地线及电源线尽可能不交叉 各部件间的引线要短，电源线要宽。 模拟信号、高速数字电路和噪声源这 三部分合理地分开。 易受干扰的元器件不能相互挨的太近 输入和输出元件应尽量远离 所有器件的数字地和模拟地分别相连 数字地和模拟地仅在一点上相连。 2、切断干扰传播途径 （1）采用隔离的方法 17 7.1.3 硬件抗干扰措施 光电隔离 利用光电耦合器件实现电路上的隔离 目前数据采集处理系统中最常用的一种抗干扰方法。 18 7.1.3 硬件抗干扰措施 系统和外界之间的隔离 系统电路之间的隔离 电磁隔离 利用隔离放大器的电磁耦合作用，将外界的模拟信号与系统进行隔离传送。 19 7.1.3 硬件抗干扰措施 （2）其他方法 20 传输线的使用 浮置措施 滤波技术 系统分别供电 7.1.3 硬件抗干扰措施 3、选择良好的单片机与元器件 运算放大器：温漂低、差分性能优良 电源芯片：高精度、低纹波、低温漂 其他元器件（译码器、RAM等）：漏电流小、噪声低、性能好 单片机：尽可能选择频率低的单片机 21 7.1.3 硬件抗干扰措施 22 4、接地问题 （1）数据采集系统中地线的类型 信号地：包括模拟信号地、数字信号地和信号源地。模拟信号地是指模拟电路的零电位基准，数字信号地是指数字电路的零电位基准，信号源地是指信号源的零电位基准。 功率地：是指大电流网络部件的零电位基准。 屏蔽地：又称为机壳地，为了防止静电感应和电磁感应而设计的。 交流地：交流50Hz电源的地线。 直流地：直流电源的地线。 7.1.3 硬件抗干扰措施 4、接地问题 （2）数据采集系统中的接地原则 需要消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压 避免形成接地环路引进共模干扰。 一点接地：如果数据采集系统在两点接地，由于大地各地电位的不一致，造成它们之间会有电位差，形成地环路电流，从而对两点接地的电路产生干扰。 该干扰是数据采集系统输入端共模干扰的主要来源。 23 7.1.3 硬件抗干扰措施 一点接地原则 串联一点接地 24 低频电路 7.1.3 硬件抗干扰措施 7.1.3 硬件抗干扰措施 串联一点接地 缺点：存在着各个接地点电位不同的问题，这将造成子系统之间的相互干扰。 优点：该方式布线简单，目前仍在使用。 使用注意事项： 25 各个子系统的对应电位不能相差太大，否则高地电位的子系统将会产生