邦纳传感器——传感器检测中的八大抗干扰技术解析

1、屏蔽技术

　　利用金属材料制成容器.将需要保护的电路包在其中，可以有效防止电场或磁场的干扰，此种方法称为屏蔽。屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。

　　2、静电屏蔽

　　根据电磁学原理，置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线，其内部各点等电位。用这个原理，以铜或铝等导电性良好的金属为材料，制作密闭的金属容器，并与地线连接，把需要保护的电路值r其中，使外部干扰电场不影响其内部电路，反过来，内部电路产生的电场也不会影响外电路。这种方法就称为静电屏蔽。例如传感嚣测量电路中，在电源变压器的一次侧和二次侧之间插入一个留有缝隙的导体，并把它接地，可以防止两绕组之问的静电耦合，这种方法就属于静电屏蔽。

　　3、电磁屏蔽

　　对于高频干扰磁场，利用电涡流原理，使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量，涡流磁场抵消高频干扰磁场，从而使被保护电路免受高频电磁场的影响。这种屏蔽法就称为电磁屏蔽。若电磁屏蔽层接地，同时兼有静电屏蔽的作用。传感器的输出电缆一般采用铜质网状屏蔽，既有静电屏蔽又有电磁屏蔽的作用。屏蔽材料必须选择导电性能良好的低电阻材料，如铜、铝或镀银铜等。

　　4、低频磁屏蔽

　　干扰如为低频磁场，这时的电涡流现象不太明显，只用上述方法抗干扰效果并不太好，因此必须采用采用高导磁材料作屏蔽层，以便把低频干扰磁感线限制在磁阻很小的磁屏蔽层内部。使被保护电路免受低频磁场耦合干扰的影响。这种屏蔽方法一般称为低频磁屏蔽。传感器检测仪器的铁皮外壳就起低频磁屏蔽的作用。若进一步将其接地，又同时起静电屏蔽和电磁屏蔽的作用。基于以上三种常用的屏蔽技术，因此在干扰比较严重的她方，可以采用复合屏蔽电缆，即外层是低频磁屏蔽层。内层是电磁屏蔽层.达到双重屏蔽的作用。例如电容式传感器在实际测量时其寄生电容是必须解决的关键问题，否则其传输效率、灵敏度都要变低。必须对传感器进行静电屏蔽，而其电极引出线就采用双层屏蔽技术，一般称之为驱动电缆技术。用这种方法可以有效的克服传感器在使用过程中的寄生电容。

　　5、接地技术

　　接地技术是抑制干扰的有效技术之一，是屏蔽技术的重要保证。正确的接地能够有效地抑制外来干扰，同时可提高测试系统的可靠性，减少系统自身产生的干扰因素。接地的目的有两个：安全性和抑制干扰。因此接地分为保护接地、屏蔽接地和信号接地。保护接地以安全为目的，传感器测量装置的机壳、底盘等都要接地。要求接地电阻在10?以下。屏蔽接地是干扰电压对地形成低阻通路，以防干扰测量装置。接地电阻应小于0.02?。信号接地是电子装置输入与输出的零信号电位的公共线，它本身可能与大地是绝缘的。信号地线又分为模拟信号地线和数字信号地线，模拟信号一般较弱，故对地线要求较高：数字信号一般较强，故对地线要求可低一些。不同的传感器检测条件对接地的方式也有不同的要求，必须选择合适的接地方法，常用接地方法有一点接地和多点按地。下面给出这两种不同的接地处理措施。

　　6、一点接地

　　在低频电路中一般建议采用一点接地，它有放射式接地线和母线式接地线路。放射式接地就是电路中各功能电路直接用导线与零电位基准点连接：母线式接地就是采用具有一定截面积的优质导体作为接地母线，直接接到零电位点，电路中的各功能块的地可就近接在该母线上。这时若采用多点接地，在电路中会形成多个接地回路，当低频信号或脉冲磁场经过这些回路时，就会引起电磁感应噪声，由于每个接地回路的特性不同，在不同的回路闭合点就产生电位差，形成干扰。为避免这种情况，最好采用一点接地的方法。传感器与测量装置构成一个完整的检测系统，但两者之问可能相距较远。由于工业现场大地电流十分复杂，所以这两部分外壳的接大地点之间的电位一般是不相同的，若将传感器与测量装置的零电位在两处分别接地，即两点接地，则会有较大的电流流过内阻很低的信号传输线产生压降，造成串模干扰。因此这种情况下也应该采用一点接地方法。

　　7、多点接地

　　高频电路一般建议采用多点接地。高频时，即使一小段地线也将有较大的阻抗压降，加上分布电容的作用，不可能实现一点接地，因此可采用平面式接地方式，即多点接地方式，利用一个良好的导电平面体(如采用多层线路板中的一层)接至零电位基准点上，各高频电路的地就近接至该导电平面体上。由于导电平面体的高频阻抗很小，基本保证了每一处电位的一致，同时加设旁路电容等减少压降。因此，这种情况耍采用多点接地方式。

　　8、滤波技术

　　滤波器是抑制交流串模干扰的有效手段之一。传感器检测电路中常见的滤波电路有Rc滤波器、交流电源滤波器和真流电源滤波器。下面介绍这几种滤波电路的应用。

　　1）RC滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无源Rc滤波器将会对串模干扰有较好的抑制效果。但应该一提的是，Rc滤波器是以牺牲系统响应速度为代价来减少串模干扰的。

　　2）交流电源滤波器：电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用Lc滤波器来抑制混入电源的噪声。

　　3）直流电源滤波器：直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通过电源内阻造成几个电路问相互干扰，应该在每个电路的直流电源上加上Rc或Lc退耦滤波器，用来滤除低频噪声。光电耦合技术：光电耦合器是一种电——光——电的耦合器件，它由发光二极管和光电三极管封装组成，其输入与输出在电气上是绝缘的，因此这种器件除了用于做光电控制以外，现在被越来越多的用于提高系统的抗共模干扰能力。当有驱动电流流过光藕合器中的发光二极管，光电三极管受光饱和。其发射极输出高电平，从而达到信号传输的目的。这样即使输入回路有干扰。只要它在门限之内，就不会对输出造成影响。脉冲电路中的嗓声抑制，若在脉冲电路中存在干扰噪声。可以将输入脉冲微分后再积分，然后设置一定幅度的门限电压，使得小于该门限电压的信号被滤除。对于模拟信号可以先用A/D转换.再用这种方法滤除噪声。

　　我们在使用这些抗干扰技术时要根据实际情况迸行选择。切不可盲目使用，否则不但达不到抗干扰的目的，可能还会有其他不良影响。

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