传感器与检测技术课件第八章-传感检测系统构成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/12/18,*,节传感检测系统中的抗干扰问题,2020/12/18,1,2012,年,11,月,1,日，,8,时,15,分至,9,时,30,分，蛇口线多趟列车暂停运行，每次暂停时间为一到两分钟，造成大量乘客被迫换乘数次，并滞留于沿线车站。深圳地铁运营方在,1,日,16,时发布微博称，因不明信号干扰，列车启动自动防护功能，自动防护会导致列车无法高速行驶。为避免影响到正常运营的列车，部分列车暂停使用。,2,日晚，知情人士爆料称，地铁方面已基本查明事故原因，“不明信号”初步判定是乘客手持便携式,WIFI,发出的信号。“无线运营商推出便携式,WIF I,路由器后，很多乘客在乘车的时候使用它上,3G,网络。地铁技术部门排查原因时发现便携式,WIFI,发出的信号与地铁自身用于传送信息的信号相冲突，它们的频段是相同的。”他详细分析道，“地铁方面多次测试，开启便携式,WIFI,后，列车收到地面指令就会超时，列车自动防护就打开，产生紧急制动。,2020/12/18,2,1992,年，国家气象中心大楼遭雷击，楼内大型计算机和小型计算机网络中断，整个计算机系统停止工作,46,小时，气象业务受到严重影响,1992,年,9,月,16,日深圳国际机场因感应雷电过电压导致,25,套通讯、雷达、导航设备中有,5,套损坏，几乎使机场停业,1996,年广州白云机场由于雷电导致指挥系统故障而被迫关闭机场，美国联邦航空局的调查结果表明，这样的事故时有发生，每次事故都造成几十万到上千万的经济损失,2020/12/18,3,美国航空无线委员会曾在一份文件中提到，由于没有采用对电磁干扰的防护措施，一旅客在飞机上使用调频收音机，使导航系统的指示偏离,10,以上。,1993,年美国西北航空公司曾发表公告，限制使用移动电话、调频收音机等，以免干扰导航系统,2020/12/18,4,2020/12/18,5,电吹风机干扰电视机的演示,电吹风机产生的电磁波干扰以两种途径到达电视机：一是通过共用的电源插座，二是以空间电磁场传输的方式由电视机的天线接收。应设法切断这些干扰途径。,一、干扰与噪声,2020/12/18,6,一、干扰与噪声,衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（,S/N,）来表示：,在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。,2020/12/18,7,一、干扰与噪声,噪声来源：外部干扰,2020/12/18,8,一、干扰与噪声,噪声来源：内部干扰,2020/12/18,9,一、干扰与噪声,噪声种类：,电源噪声,放电噪声,固有噪声,电阻热噪声,半导体散粒噪声,2020/12/18,10,一、干扰与噪声,电磁兼容,(Electromagnetic Compatibility),指电子系统在规定的电磁干扰环境中能,正常工作的能力，不至于降级使用，而且还,不允许产生超过规定的电磁干扰,2020/12/18,11,通过路的干扰,（,1,）通过泄露电阻的干扰,当仪器的信号输入端子与,220V,电源进线端子之间产生漏电、印制电路板上前置级输入端与整流电路存在漏电等情况下，噪声源可以通过这些漏电电阻作用于有关电路而造成干扰。被干扰点的等效阻抗越高，,由泄漏电阻而产生的干扰影响越大。,1-,干扰源,2-,仪器输入端子,3-,仪器的输入电阻,R,-,漏电阻,2020/12/18,12,通过路的干扰,（,1,）通过泄露电阻的干扰,要消除印制电路板上由泄露电阻引起的一种方法是使用,接地保护环。,2020/12/18,13,通过路的干扰,（,1,）通过泄露电阻的干扰,要消除印制电路板上由泄露电阻引起的一种方法是使用,接地保护环。,要减小电源变压器的漏电引起的干扰，就要将变压器真空,浸漆或用环氧树脂灌封。,要减小信号输入端子漏电引入的干扰，就应使他远离,220V,电源进线端子，并在它的四周设置接地保护端子。,2020/12/18,14,通过路的干扰,（,2,）通过共阻抗耦合的干扰,负载（喇叭）的电流较大，它与放大器的负电源线共用了一段地线，在地线的微小电阻上产生了压降，造成了干扰。,当两个或两个以上的电路共同享有或使用一段公共的线路,而这段线路又具有一定的阻抗时,这个阻抗成为这两个电路的共阻抗。第二个电路的电流流过这个共阻抗所产生的压降就成为第一个电路的干扰电压。常见的例子是通过接地线阻抗引入的共阻抗耦合干扰。,负载电流,干扰压降,正确接线,2020/12/18,15,交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸收各种干扰的网络,而且十分方便地以电路传导的形式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它使工频的高次谐波,(,从低频一直延伸至高频,),经电源线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。,通过路的干扰,（,3,）由电源配电回路引入的干扰,2020/12/18,16,2.,通过场的干扰,（,1,）通过电场耦合的干扰,2020/12/18,17,2.,通过场的干扰,（,1,）通过电场耦合的干扰,典型例子：动力输电线路对热电偶传输线的干扰。,2020/12/18,18,2.,通过场的干扰,（,2,）通过磁场耦合的干扰,磁场耦合干扰的实质是互感型耦合干扰,2020/12/18,19,2.,通过场的干扰,（,2,）通过磁场耦合的干扰,防止磁场耦合干扰的方法：,使信号源引线远离强电流干扰源从而减小互感量,M,。,采用低频磁屏蔽。,采用双绞线。,2020/12/18,20,采用双绞线，可以使引入信号处理电路两端的干扰电压大小,相等、相位相同。从而使差模干扰转变为共模干扰。,2020/12/18,21,二、接地技术,（一）地线的种类,保护地,2020/12/18,22,包含了高分辨率的,A/D,转换器和,LED,数码管及驱动电路。前者为模拟电路，后者为数字电路，且工作电流较大。,2020/12/18,23,对于模拟信号地线、数字信号地线、信号源地线、负载地线等几种地线一般应分别设置，在电位需要连通时，也必须仔细选择合适的点，在一个地方相连，才能消除各地线之间的干扰。,（二）一点接地原则,2020/12/18,24,1.,单级电路的一点接地原则,2020/12/18,25,2.,多级电路的一点接地原则,2020/12/18,26,2.,多级电路的一点接地原则,高频电路的大面积接地,2020/12/18,27,3.,检测系统的一点接地原则,(1),大地电位差,2020/12/18,28,3.,检测系统的一点接地原则,(2),检测系统两点接地将产生大地环流,2020/12/18,29,3.,检测系统的一点接地原则,(3),检测系统一点接地方案,1,2020/12/18,30,3.,检测系统的一点接地原则,(5),检测系统一点接地方案,2,2020/12/18,31,三、屏蔽技术,静电屏蔽,2020/12/18,32,三、屏蔽技术,静电屏蔽,静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞（作为引线孔或调试孔）它对屏蔽的影响不大。,2020/12/18,33,开关电源采用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄,三、屏蔽技术,静电屏蔽,2020/12/18,34,带调试孔的屏蔽盒,三、屏蔽技术,静电屏蔽,2020/12/18,35,三、屏蔽技术,静电屏蔽,屏蔽线,三绞扭屏蔽线,铜芯,4,对双绞扭屏蔽线（屏蔽层接地）,聚氟乙烯绝缘层,铜线编织网（接地）,2020/12/18,36,三、屏蔽技术,（,2,）低频磁屏蔽,2020/12/18,37,多数仪器的外壳采用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的。,三、屏蔽技术,（,2,）低频磁屏蔽,2020/12/18,38,三、屏蔽技术,（,3,）电磁屏蔽,2020/12/18,39,33.,对于一个,8,位,D/A,转换器，试问,（,1,）若最小输出电压增量为,0.02v,，输入代码为,01001101,时，,输出电压,Uo,为多少伏？,（,2,）其分辨率是多少？,2020/12/18,40,05,年,2020/12/18,41,09,年,32,题,.,已知四位,T,形电阻网络数模转换器原理图，,R,F,=3R,，,U,R,=10V,，,试计算其最小输出电压。,2020/12/18,42,34,图示为电阻网络,D/A,转换电路。,（,1,）写出电流,i,与电压,U,REF,的关系式。,（,2,）若,U,REF,=5V,，输入信号,d,3,d,2,d,1,d,0,=0100,，,试计算输出电压,U,0,=,？,U,ref,2R,R,R,R,If,U,0,2R,2R,2R,2R,d3,d2,d1,d0,I,2,I,4,I,8,I,16,I,16,I,0,1,0,0,2020/12/18,43,03,年,2020/12/18,44,