检测系统的抗干扰技术

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1、机电类自动检测技术及应用 教材配套多媒体课件教材配套多媒体课件统一书号：统一书号：ISBN 978-7-111-34300-4配套教学网站：配套教学网站：或或http:/www.sensor-（共（共13章，第十二章）章，第十二章）2012年年7月版月版第十二章第十二章 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 本章介绍噪声、本章介绍噪声、骚扰骚扰和和干扰干扰的概念、的概念、来源来源及及防护方法防护方法、自动检测系统中的、自动检测系统中的电磁兼容原理及电磁兼容原理及控制技术控制技术（屏蔽屏蔽、接地接地、滤波滤波、光耦光耦等），以等），以及及检测系统的检测系统的电磁兼容试验（电磁辐射、抗扰电磁兼

2、容试验（电磁辐射、抗扰度等）度等）及设备及设备。12.1 噪声及防护噪声及防护12.2 检测技术中的电磁兼容原理检测技术中的电磁兼容原理12.3 几种几种电磁兼容控制技术电磁兼容控制技术12.4 电磁兼容试验及实验室电磁兼容试验及实验室第十二章第十二章 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 目录目录进入进入进入进入进入进入进入进入第一节第一节 噪声及防护噪声及防护在测量过程中，往往会发现总是有一些无用的在测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信背景信号与被测信号叠加在一起号与被测信号叠加在一起，称之为，称之为骚扰骚扰或或噪声噪声。如果骚。如果骚扰引起设备或系统的性能下降时，称之为扰引起

3、设备或系统的性能下降时，称之为干扰干扰。骚扰仅骚扰仅仅是客观存在的一种物理现象仅是客观存在的一种物理现象，它可能引起设备降级或，它可能引起设备降级或损害，损害，但不一定已经形成后果但不一定已经形成后果。衡量噪声对有用信号的影响常用衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（信噪比（S/N）来表）来表示示，它是指在信号通道中，它是指在信号通道中，有用信号功率有用信号功率PS与噪声功率与噪声功率PN 之比之比，或，或有用信号电压有用信号电压US与噪声电压与噪声电压UN 之比之比即：即： S/N=10lg( PS / PN)=20lg(US/UN (dB) 信噪比信噪比（S/N）的）的计算计算 在测量过程中

4、在测量过程中应尽量提高信噪比应尽量提高信噪比，以减少噪声，以减少噪声对测量结果的影响。对测量结果的影响。 例例：在扩音机输入端测得：在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者话筒输出的做报告者声音的平均电压为声音的平均电压为50mV，50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声声的电压为的电压为0.5mV，求信噪比求信噪比。解：解：S/N=20lg(50/0.5)dB =40dB又例：当又例：当S/N分别为分别为20 dB、0 dB 、 -20 dB 时，时，说明说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？干扰衰减分贝数干扰衰减分贝数的的计算计算例例：在仪表输入端插入：在仪

5、表输入端插入EMI射频滤波器（射频滤波器（插入损插入损耗为耗为30dB），若原来施加在仪表输入端的），若原来施加在仪表输入端的射频干射频干扰扰Ui1=100mV。 问：插入问：插入EMI射频滤波器后，射频滤波器后，输入端的射频干扰输入端的射频干扰Ui2减小到多少毫伏减小到多少毫伏？解解:插入损耗插入损耗30dB=20lg(Ui1/Ui2),则有：则有：Ui1/Ui2=10(30/20）=31.6倍倍，Ui2=10031.6=3.16mV 又例：当衰减量分别为又例：当衰减量分别为0dB、-20dB 、 -40dB 时，说时，说明明衰减后的干扰是衰减前的多少分之一衰减后的干扰是衰减前的多少分之一？

6、噪声源及干扰源噪声源及干扰源 1.1.机械骚扰机械骚扰 机械振动或冲击使电子机械振动或冲击使电子检测装置中的元件发生振检测装置中的元件发生振动，改变了系统的电气参动，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的数，造成可逆或不可逆的影响。影响。对于机械对于机械骚扰骚扰，可选用，可选用专用减振弹簧专用减振弹簧- -橡胶垫脚橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低或吸振橡胶海绵垫来降低系统的谐振频率，吸收振系统的谐振频率，吸收振动的能量，从而减小系统动的能量，从而减小系统的振幅。的振幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧两种机械减振方法两种机械减振方法a）减振弹簧）减振弹簧/橡胶垫脚橡胶垫

7、脚 (可可移动方式）移动方式）b）用橡胶或）用橡胶或海绵垫吸收振海绵垫吸收振动能量动能量(固定固定)c）减振等效）减振等效模型模型1橡胶垫脚橡胶垫脚 2减振弹簧减振弹簧 3固定螺钉固定螺钉4吸振橡胶（海绵）垫吸振橡胶（海绵）垫 5橡胶套管（起隔振作用）橡胶套管（起隔振作用）m质量块质量块 k弹簧弹簧 c阻尼器阻尼器振动试验台振动试验台 频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节 将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化。指标是否变化。须固定须固定

8、FJ-250振动试验台技术指标振动试验台技术指标 振动方向：垂直振动方向：垂直最大试验负载：最大试验负载：250kg振动机功率：振动机功率：7.5kW满载振幅可调范围满载振幅可调范围p-p：06mm频率可调范围：频率可调范围：580Hz最大加速度：最大加速度：10g, 或或100m/s2振动波形：正弦波振动波形：正弦波连续振动时间：连续振动时间：7天内天内固定固定电子电子控制台控制台跌落试验跌落试验 产品在运输产品在运输过程中常因为过程中常因为遭受剧烈振动遭受剧烈振动或或跌落而损坏，跌落而损坏，或性能变差或性能变差，因此需要做因此需要做抗抗跌落试验跌落试验和测和测试。试。跌落试验机跌落试验机跌

9、落试验跌落试验原理原理 跌落试验的国家跌落试验的国家标准有：标准有： 一角一角、三边三边、六面六面之自由落体，之自由落体，跌落跌落的高度是根据产品的高度是根据产品重量而定重量而定。分。分900mm、760mm、650mm几个等级。几个等级。 将包装件按规定高度将包装件按规定高度跌落于坚硬、平整的水平面上跌落于坚硬、平整的水平面上，评定包装件承受垂直冲击的能力和包装对内装物的保护评定包装件承受垂直冲击的能力和包装对内装物的保护能力。能力。电磁铁电磁铁2.湿度及化学骚扰湿度及化学骚扰 当环境相对湿度增加时，物体当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入表面就会附着一层水膜，并渗入材料内

10、部，材料内部，降低了绝缘强度，造降低了绝缘强度，造成了漏电、击穿和短路现象；潮成了漏电、击穿和短路现象；潮湿还会产生原电池电化学干扰电湿还会产生原电池电化学干扰电压。压。某些化学物品如某些化学物品如酸、碱、盐、酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区的各种腐蚀性气体以及沿海地区的盐雾盐雾也会造成与潮湿类似的漏电也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，必须采取以下措施来腐蚀现象，必须采取以下措施来加以保护：加以保护：浸漆、密封、浸漆、密封、定期通定期通电加热驱潮电加热驱潮等。等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部仪器设备的防水试验仪器

11、设备的防水试验IPX5等级的淋水试验：等级的淋水试验：3min，12.5L /min，喷嘴距离：喷嘴距离：3m。仪器淋水试验设备仪器淋水试验设备喷孔直径：喷孔直径：1.2mm喷孔个数：喷孔个数：40喷孔间距：喷孔间距：12.5mm旋管转速：旋管转速：23r/min旋管角度：旋管角度：360旋转旋转旋管喷水水压：旋管喷水水压：98kPa可调可调旋管水流量：旋管水流量：25.4L/min可调可调仪器淋水试验设备（续）仪器淋水试验设备（续）.仪器设备的防潮试验房仪器设备的防潮试验房“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房体积：体积：25m3 3 ，温度调节范围：，温度调节范围：-40+80；湿度调节范围