6.1.1干扰源及防护措施.ppt

干扰源及防护 在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表示，它是指在信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率PN 之比，或有用信号电压US与噪声电压UN 之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为dB，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。 信噪比（S/N）的计算举例 在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音的平均电压为50mV， 50Hz干扰“嗡嗡”声的电压为0.5mV，求信噪比。 噪声源及干扰源 一、机械干扰 振动试验台 跌落试验 二、湿度及化学干扰 当环境相对湿度大于65%时，物体表面就会附着一层厚度为0.01~0.1um的水膜，并渗入材料内部，降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产生原电池电化学干扰电压；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。 某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象。 二、湿度及化学干扰 对在上述环境中工作的系统必须采取以下措施来加以保护： 1)将变压器等易漏电或击穿的元器件用绝缘漆或环氧树脂浸渍，将整个印制电路板用防水硅胶密封(如洗衣机中) 2)对设备定期通电加热驱潮，或保持机箱内的微热状态。 3)将易受潮的电子线路安装在不透气的机箱中，箱盖用橡胶圈密封。 仪器设备的防潮试验 仪器设备的防潮试验（续） 三、热干扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面： 1) 温漂：各种电子元件均有一定的温度系数，温度升高，电路参数会随之改变，引起误差。 2) 接触热电动势：由于电子元件多由不同金属构成，当它们相互连接组成电路时，如果各点温度不均匀就不可避免地产生热电势，它叠加在有用信号上引起测量误差。 3) 元器件长期在高温下工作时，将降低使用寿命、降低耐压等级，甚至烧毁。 三、热干扰 克服热干扰的防护措施有： 1) 在设计检测电路时，尽量选用低温漂元件。例如采用金属膜电阻、低温漂、高精度运放，对电容器容量稳定性要求高的电路使用聚苯乙烯等温度系数小的电容器等。 2) 尽量采用低功耗、低发热元件。如电源变压器采用高效率、低空载电流系列(例如R型、环型)等。 3) 在电路中考虑采取软、硬件温度补偿措施。 4) 选用的元器件规格要有一定的余量。例如电阻的瓦数要比估算值大一倍以上．电容器的耐压、晶体管的额定电流、电压均要增加一倍以上、其成本并不与额定值成比例增加，但可靠性却大为提高。必须了解：在一个系统的几千个元器件中，只要有一个损坏，就可能导致整个系统瘫痪，造成的经济损失可能很大。 克服热干扰的防护措施 5) 仪器的前置级(通常指输入级)应尽量远离发热元件，例如电源变压器、稳压模块、 功率放大器等。如果仪器内部采用上下层结构，前置级应置于最下层。如果仪器本身有散热风扇，则前置级必须处于冷风进风口(必须加装过滤灰尘的毛毡)，功率级置于出风口。 6) 加强散热。 空气的导热系数比金属小几千倍，应给发热元件安装散热片，应尽量将散热片的热量传导到金属机壳上，通过面积很大的机壳来散热，元器件与散热片之间还要涂导热硅脂或垫导热薄膜； 如果发热量较大，应考虑强迫对流，采用排风扇或半导体致冷器件以及热管来有效地降低功率器件的温度； 有条件时，将检测仪器放在空调房间里。 7) 采用热屏蔽。所谓热屏蔽就是用导热性能良好的金属材料做成屏蔽罩，将敏感元件、前置级电路包围起来，使罩内的温度场趋于均匀，有效地防止热电势的产生。 散热实例 四、固有噪声干扰 在电路中，电子元件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称为固有噪声。最重要的固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和接触噪声等。固有噪声可以从喇叭或耳机中反映出来，但更多的时候是反映在输出电压的无规律跳变上。 四、固有噪声干扰 电阻热噪声－－任何电阻即使不与电源相接，在它的两端也有一定的交流噪声电压，这是由电阻中电子无规则的热运动引起的。