《自动检测技术》课件第3章.ppt

图3-29原边屏蔽经短路线在信号源处接地，副边屏蔽接电路零信号基准电位3.电源变压器原、副边之间采用三层屏蔽的接法及干扰分析为了提高仪表对共模干扰的抑制能力，可在电源变压器中再增加一层屏蔽。这样电源变压器便具有三层屏蔽。通常其屏蔽接地方法为：原边屏蔽接电网地(即大地)；中间屏蔽接仪表金属外壳；副边屏蔽接仪表的防护地(即仪表内层浮置屏蔽罩)。图3-30所示测量系统，其仪表的金属外壳⑤应包罩住整个仪表，即要求屏蔽具有完整性。仪表的内层屏蔽⑧除了在关键的输入点等部位以外不必是完整的。副边屏蔽层②本身的疏密程度直接影响寄生电容C17的数值，因此副边屏蔽层的质量很关键。图3-30所示系统的主要干扰是副边电压产生的漏电流沿回路⑦—C17—①—③—R—⑧—⑦流过，在R上产生干扰电压。如C17=1pF，⑦到⑧的电位差为5V，频率为50Hz，取R=1kΩ，则在R上产生的干扰电压为1.5μV。可见寄生电容C17的大小影响很大。图3-30具有三层屏蔽的电源变压器及测量系统综合上面的分析，可概括出电源变压器静电屏蔽的功能如下：一是使仪表的静电屏蔽恢复完整性；二是通过屏蔽层的合适接法，控制原、副边电压漏电流的流向，使其不流经信号线；三是通过屏蔽层的合适接法，还可为外部干扰电流提供低阻通路，使其不流经信号线。从上面的分析还可以看出，在分析含变压器在内的电子线路漏电流干扰时，应搞清楚三条漏电回路：①变压器副边绕组电压的容性漏电回路；②变压器原边绕组电压的容性漏电回路；③地电位差所造成的容性漏电回路。在分析每一条容性漏电回路时，要从每一个零信号基准电位导体开始，对每一个噪声源电压确定可能的寄生分布电容，以及由此电容的另一端点所有可能回到零信号基准电位导体的返回通道。应注意，不同的接大地点之间存在着地电位差。3．6．2电源滤波器的构造及抗干扰特性任何使用交流电源的电子测量系统，经电源线传导耦合到测量电路中的干扰，都会对系统工作造成影响。为此，在交流电源进线端子间加装滤波器是十分必要的。在电源和负载之间插入交流电源滤波器之后可以将几千赫兹至几十兆赫兹范围内的电磁干扰衰减到几十分之一。交流电源滤波器有不同的构造，因此也有不同的抗干扰特性。图3-31是几种常用的电源滤波器的结构原理图。图（a）是高频旁路电容滤波器，可以滤除电源中的高频串模干扰。图（b）是并接在电源输入两端的两个串联旁路电容，电容间的连接点接地。这种滤波器可以滤除电源的共模干扰。图（c）所示的滤波器电路中，C1、C2对滤除共模干扰起作用，而C3对滤除串模干扰起作用。图（d）是滤除电源串模干扰的滤波器，L1、L2对于高频干扰源来说是高阻抗，C为低阻抗。图（e）是滤出共模干扰的滤波器。图3-31各种电源滤波器的构成图3-32是对串模干扰和共模干扰均有滤除效果的电源滤波器。100μH电感、0.1μF电容组成高频滤波器，能吸收从电源线传导进来的中短波段的高频噪声干扰。图中两只对称的5mH电感是由绕在同一只铁芯两侧、匝数相等的电感绕组构成的，称为共模电感（或抗共模干扰扼流圈）。由于电源的进线侧至负载的往返电流在铁芯中产生的磁通方向相反、互相抵消，因而不起电感的作用，对50Hz的大负载电流阻抗很小，但对于电源相线和中性线同时存在的大小相等、相位相同的共模噪声干扰来说，是一个较大的电感，它呈高阻抗，所以对共模噪声干扰有良好的抑制作用。图中的10μF电容能吸收因电源波形畸变而产生的谐波干扰；图中的压敏电阻R能吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。图3-32交流电源滤波器电路3.6.3铁氧体磁珠滤波器及浪涌吸收器1.铁氧体磁珠滤波器在稳压电源的直流输出端接一个电源滤波器，能有效地抑制电源干扰，但是当输出直流电流很大时，如数十安培乃至数百安培时，滤波器中的抗共模干扰扼流圈势必要做得很大，特别是线圈的线要粗，铁芯截面积要大，给制作和安装带来很大的麻烦。在这种场合下，铁氧体磁珠可以作为滤波器使用。铁氧体磁珠是一个对高频有很大的损耗，而对低频及直流几乎没有损耗的元件，它对1MHz以上的干扰有显著的衰减作用。磁珠可根据需要做成大型的或小型的。小型的孔径为1mm左右，可以直接穿在铜线、电阻、晶体管等引线上面，起滤波作用。铁氧体磁珠可分为电阻性的和电感性的两种，一般用电感性的磁珠作为滤波器。这种磁珠的等效电路为一个电阻和一个电感的串联，磁珠的阻抗与频率之间有如下关系：（3-19）式中，R为磁珠的等效电阻，L为等效电感。由于磁珠的电阻R使电感的Q值下降，而成为低Q值电路，这对磁珠作为宽频带有效的扼流圈是十分重要的。当用一个磁珠还不足以衰减干扰时，可用几个串联在