智能仪器可靠性与抗干扰技术.ppt

提高抗干扰能力要削弱接收电路对干扰的敏感性，必须提高检测装置的抗干扰能力。一般来说，高输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰；模拟电路比数字电路的抗干扰能力差。一个设计良好的检测装置应该具备对有用信号敏感、对干扰信号尽量不敏感的特性。12三电磁场耦合分析方法电磁场麦克斯韦方程分析：三个空间变量（x，y，z）和时间（t）的函数。电路等效近似分析技术（集总参数元件）。电容性耦合～ZiCmENUNAB互感耦合UNMIN漏电耦合UN～RmENBAZi低频电磁干扰的电路等效近似分析技术（集总参数元件,消除空间变量）电场被限定在电容器内部：关注电压磁场被限定在电感器内部：关注电流电路尺寸相对波长很小du/dt=2V/μs分布电容C=2PF近似可得I≈Cdu/dt=4μARi=10KΩ,Vi=40mV例：电流→磁场→电磁感应互感模型:v=-Mdi/dt高频电磁辐射耦合电磁波波长:λ=波速V/频率f，波速与传播介质有关；在空气中大约3×108m/s，1MHz信号的波长300m，1GHz，λ=0.3m.近场和远场:源、介质、距离r=λ/2π为分界点近场感应场远场辐射场123波阻抗：Z=E/H，在远场条件下，E/H大小等于介质的特性阻抗，如空气或自由空间E/H=ZO=377Ω近场条件下：电场和磁场分别考虑，高电压小电流以电场为主；低电压大电流以磁场为主。电场占优：E∝1/r3、H∝1/r2磁场占优：E∝1/r2、H∝1/r3屏蔽01.接地01.平衡01.滤波01.隔离01.阻抗大小控制01.电缆设计01.抵消技术01.四抑制干扰的主要技术屏蔽技术静电屏蔽；电磁屏蔽；低频磁屏蔽；驱动屏蔽静电屏蔽处于静电平衡状态下的导体内部无电力线，即各点等电位。利用金属导体的这一性质，并加上接地措施，则静电场的电力线就在接地金属导体处中断，从而起到隔离电场的作用。静电屏蔽可以防止静电耦合干扰，可消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。+QA+QAB+QAB在电源变压器的原边与副边绕组之间，插入一个梳齿形导体，并将其接地，以此来防止两绕组之间的静电耦合，这是静电屏蔽的典型应用之一。电磁屏蔽电磁屏蔽的基本原理是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包围在其中，利用高频电磁场对屏蔽金属的电磁感应作用，在屏蔽金属内产生涡流，用涡流产生的磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而得到屏蔽的效果。它主要用来防止高频电磁场的影响。在屏蔽体上制造一个反向电流is，其中干扰源在导线上流过的电流方向相反，is产生的磁通与干扰源产生的磁通亦反向，相互抵消故能抑制磁场的耦合。电磁屏蔽若将电磁屏蔽导体看作是匝数为WS的线圈，其电阻、电感分别为rs、Ls，流过的电流为is；线圈的匝数为Wc，电感为Lc，流过的电流为ic；线圈与屏蔽导体的互感为M，则在高频情况下，可以认为rsωLs，所以但在低频时，rsωLs，所以由上式可知，在低频时ω值很小，故Is值也很小，这样一来对低频的屏蔽效果就很小，所以电磁屏蔽只适用于防止高频电磁场的影响。低频磁屏蔽低频磁屏蔽是用来隔离低频(主要指50Hz)磁场或固定磁场(幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场)耦合干扰的有效措施。任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场，它们可能对检测仪器的信号线或仪器造成磁场耦合干扰。电磁屏蔽对这种低频磁通干扰的屏蔽效果是很差的，这时必须采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层中通过，使内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。低频磁屏蔽磁性材料作为屏蔽体，将干扰源与干扰回路隔离。导体1和导体2产生的磁通自成回路，消除了交互耦合。（4）驱动屏蔽通过1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电位。若1∶1电压跟随器是理想的，则导体B与屏蔽层C二者等电位。此时，噪声源A影响不到导体B。尽管导体B与屏蔽层C之间有寄生电容存在，但因B与C等电位，故此寄生电容不起作用。因此驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。对电容传感器接收信号的驱动屏蔽。传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位，消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，也就消除了寄生电容的影响。第六章智能仪器的可靠性与抗干扰技术

一、可靠性概述二、干扰噪声的认识三、电磁耦合干扰分析方法四、抑制技术与措施02失效元件、装置或系统不能完成规定的功能时，称之为失效。03可靠性指标描述一个元件、装置或系统的可靠程度的