4.1提取过程中的干扰1.ppt

2. 工作接地 （a）串连方式下： A点电位并不为零： B点电位： C点电位： （b）并联方式下： 各点的电位只与本电路中的地电流、地线电阻有关 但不适合高频电路 高频电路的工作接地 注意事项： 考虑各地线的感抗 各地线之间的电感耦合 地线之间的分布电容 地线的长度为λ/4的奇数倍时，地线有天线的作用，向外辐射干扰 地线的长度应短于波长的1/10 解决方法： 1.地线分别连接到最近的低阻抗地线排上 2.地线排一般用大面积镀银铜皮。 3.各接地点的间距应小于0.15 λ。 多点接地可以减小阻抗，有利于减小干扰。 对于一个系统的工作地线 考虑： 区分低电平电路与高电平电路 区分功率相差很多的电路部分 区分干扰电平相差很大的电路 解决方法： 低电平信号地线 功率地线（干扰地线） 包括继电器、电动机、大电流驱动电源 机壳地线（金属件地线） 包括机架、机箱 例. 九通道数字磁带机接地系统 信号接地：用两条地线 写入电路： 接口电路 共用一 数控逻辑 条地线 功率接地 灵敏的离地线最近 （3）. 敏感回路接地 对于干扰较敏感的输入回路（如放大器的输入端） 例： 生物电极拾取信号， 电极到前置放大极间的距离为1m。则信号地和放大器的地电位不相等。 若采用两点接地，地电位UG叠加在信号Us上。如下图 由于 可求得放大器输出端的干扰电压UN： 如典型值：RG＝0.01Ω UG＝100mV，Rs＝500 Ω ，R1＝R2＝1 Ω 则可求得UN＝95mV 对上图的改善，增加一个ZsG 如图所示： 由于， ， ，则UN 若ZsG=1M Ω,则UN下降到0.95μV，改善了100dB 例，对于心电信号测量，右腿接地（放大器侧的地），但如果人体不悬浮，则干扰非常大，无法测量。 这就是ZsG太小的原因 屏蔽线、屏蔽罩一点接地 生物电测量采用的屏蔽导线或前置放大器采用的屏蔽罩都是为了减少电磁干扰设计的，必须采用一点接地。 电磁场屏蔽 定义： 在两个空间区域加以金属隔离，用以控制从一个区域到另一个区域电场或磁场的产波。 主动屏蔽： 用屏蔽体把干扰源包围起来，使电磁场不向外扩散。 被动屏蔽： 屏蔽体，防止外界电磁辐射。 (2). 脑电测量屏蔽 人体、电极、连接箱及转换器置于屏蔽室内。 信号放大、处理、记录、电源等放置于屏蔽室外 屏蔽效果 用屏蔽后场强被衰减的程度。 电磁波入射到金属表面时所产生的损耗有两种： 反射损耗：入射波的一部分从金属表面反射回 决定于场的形式和波阻抗 吸收损耗：穿过金属板，并被衰减 对远场、近场、电场、磁场都是一样的效果 吸收损耗 电磁波通过介质时，其幅度以指数方式衰减 E、H为电磁波在介质内 距离处的场强。δ为集肤深度，是衰减到原理入射波的1/e（37％）时的距离 μ—导磁率，σ—导电率 吸收损耗 若屏蔽体的厚度为一个集肤深度，吸收率为9dB。 吸收损耗随屏蔽体厚度和电磁场频率的增加而增加。 反射损耗 反射损耗取决于介质的阻抗特性和场的具体形式。 反射损耗，阻抗为Z1的介质到阻抗为Z2的介质，场强的变化： 电磁波通过屏蔽壳体时，经过两个界面，在第二个界面后场强变为： 反射损耗 以波阻抗Zw—Z1，屏蔽阻抗Zs—Z2，则反射损耗R为： 对于远场（平面波），波阻抗等于自由空间的特性阻抗Z0（377Ω） 金属的屏蔽阻抗： 则，反射损耗为 结论： 屏蔽阻抗愈低，反射损耗越大，为增强屏蔽效果，可选择高导电率，低导磁率的材料 屏蔽损耗总结 吸收损耗： 反射损耗： 1.电磁波的频率：反射损耗随之增加而降低， 吸收损耗随之而增加。 对于高频率的干扰，主要来自吸收损耗 2.近场内情况： 电场为高阻抗场，磁场为低阻抗场，反射损耗为波阻抗和屏蔽阻抗之比的函数，反射损耗随着波阻抗的的变化而变化， 高阻抗的电场反射损耗强；低阻抗的磁场反射损耗弱 3. 其它抑制干扰的的措施 (1) 隔离 使两部分电路互相独立，不成回路，从而切断从一个电路进入另一个电路的干扰通路 （2）去耦 去除电源线中的干扰经传导耦合进入测量系统，用RC或LC滤波环节消除直流电源因负载变化引起的干扰 （3）滤波 通过低通滤波器，消除频率较高的干扰电压。 第四章 生物医学测量的干扰和噪声 —常向荣 chagnxiangrong@163.com 主要内容 4.1 人体测量的干扰 干扰的引入 干扰的屏蔽 4.2 噪声和低噪声放大器 补充 例：心电测量中的噪声及抑制方法 传感器 电子检测 显示/处理 最终用户 生物医学