仪表系统抗干扰技术.ppt

ⅱ供电线路引入的干扰空中的电磁波，以及开关、电动机等电气设备产生的电火花激发的交变磁场，通过电源线把高频信号引入供电仪表而造成干扰。另外，若供电线路设计不合理，由于负荷变化，使电源电压波动造成对供电仪表干扰。12?来自信号线引入的干扰主要有两种途径：一是通过传感器供电电源或共用信号仪表的供电电源即配电器串人的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰。这都是很严重的。由信号引入的干扰会引起I／O接口工作异常和测量精度严重降低。严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、“冲程’’和死机。工业计算机系统因信号引人干扰造成I／O模件损坏相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。?来自接地系统混乱时的干扰工业计算机系统的地线包括模拟地、逻辑地、屏蔽地、交流地和保护地等，必须正确处理好，否则计算机系统将无法正常工作。计算机系统的几种接地形式图：ⅰ信号接地时屏蔽层在非信号侧接地的混乱情

况示意图在电缆屏蔽层必须一点接地情况下，当信号源接地时，屏蔽层也应在信号侧接地，否则不但起不到对信号屏蔽空间电磁干扰作用，反而导致屏蔽体产生环流，加大对信号的干扰。A当信号接地时，屏蔽层在非信号侧接地，因两侧地电位差Ui和电缆分布参数的B存在，导致干扰环流Ii，干扰测量信号；C图所示的是公共阻抗耦合的示意图，Z1和Z2分别表示两个仪表(电路)的等效电阻，它们的公共地线连接端G上产生的电压可等效为Z1和Rc对电源V的分压以及Z2和Rc对电源v的分压。若Z1≠Z2，Z1与Z2彼此产生干扰。若G端作为输出的公共点，对输出信号也有影响。电感性耦合又称电磁耦合或磁场耦合。它是由于二个电路之间存有互感，使一个电路的电流变化通过磁交连影响到另一电路。例如：图中电源线中的电流产生的磁场与信号线回路通过磁交连耦合引起骚扰。②电感性耦合③电容性耦合电容性耦合又称静电耦合，它是由两个电路之间存在分布电容，使一个电路的电荷影响另一个电路，印制电路上各线之间，变压器一、二次侧之间都有分布电容存在，骚扰可能通过这电容进人仪表或系统中去。如图所示，由于测量系统的信号线与动力线有一段相平行，信号线路与动力线之间存在寄生电容，动力线产生的骚扰就会通过寄生电容耦合到测量系统的信号线上形成骚扰。01仪表或系统板级层次的抗干扰措施02仪表或系统级层次的抗干扰措施03软件抗干扰措施04仪表或系统应用中的抗干扰措施（三）抗干扰措施仪表或系统板级层次的抗干扰措施元件的选择和电路设计构成电路的基本单元是元器件，选择合适的元器件和电路设计是抑制干扰的基本保证。电阻电容电感二极管集成电路分割接地技术布局布线技术（2）印刷电路板的布线技术采用交流滤波和快速响应式交流变压器采用隔离变压器采用低通滤波器采用分级供电方式其他措施（3）单片机电源抗干扰技术屏蔽技术A屏蔽一般分为三种：B静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。C原则上，屏蔽体要单点接地，在仪表内部选择一个专用的屏蔽接地端子，所有屏蔽体都单独引线到该端子上，而用于连接屏蔽体的线缆必须具有绝缘护套。D2、仪表或系统级层次的抗干扰措施仪表机箱可以作为屏蔽体，可以采用金属材料制作箱体。采用塑料机箱时，可在塑料机箱内壁喷涂金属屏蔽层。仪表中采用的隔离技术分两类：02屏蔽技术是对仪表实施一种包裹性措施，以排除静电、磁场和电磁辐射的干扰。04隔离技术01空间隔离和器件性隔离。03而空间隔离是把屏蔽体内部构成互扰的各环节孤立起来或间隔一段距离，抑制干扰。05器件性隔离一般有隔离放大器、信号隔离变压器和光电耦合器，这些是通过电—磁、电—光—电的转换达到有效信号与干扰信号的隔离。接地技术仪表中所谓的地，是一个公共基准电位点，可以理解为一个等电位点或等电位面．该公共基准点应用于不同的场合，就有不同的名称，如大地、系统（基准）地、模拟（信号）地和数字（信号）地等。接地的目的：安全性和抑制干扰。接地分为：保护接地、屏蔽体接地和信号接地。010203040506滤波技术根据干扰的频率与被测信号频率的分布特性，选用低通、高通或带通滤波器。滤波器有两种：由电阻、电容和电感构成的无源滤波器；基于反馈式运算放大器的有源滤波器。一般干扰的频率比测量信号大，常采用有源或无源低通滤波器。3、软件抗干扰措施数字滤波尽管许多硬件抗干扰措施被采用，但外界的干扰信号总是或多或少地进人系统中，一种补救的方法就是采用数字滤波技术，如程序判断滤波、中位滤波、算术平均滤波和加权平均滤波等。干扰信号还未作用到CPU本身，CPU还能正确地执行各种数字滤波程序。