【技术干货】传感器检测环节的五大常用抗干扰技术详解

必优传感2020-09-15 16:33:05

随着现代科技的进步,生产自动化水平也不断提高。工业生产中广泛应用各种传感器及自动检测装置来监视生产的各个环节,有的还需要计算机来控制生产的全过程。这样的系统中,一般需要数百个不同的传感器将各种不同的非电参量转换成电量,供计算机处理。但由于生产现场往往存在大量的电和磁的干扰源,它们可能会破坏传感器、计算机乃至整个检测系统的正常工作,因此抗干扰技术是传感器检测系统的重要环节,对于从事自动检测工作的人来说,了解抗干扰技术是非常必要的。下面介绍几种常用的、行之有效的抗干扰技术。

一、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。

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,把需要保护的电路置入其中,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。

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。

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。

二、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

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10Ω以下。


屏蔽接地

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0.02Ω 。

信号接地

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。


三、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。

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。


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。

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。


四、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。


五、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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