仪器仪表噪声形成干扰的三要素与耦合方式
电磁干扰三要素
电磁干扰三要素
骚扰源、敏感设备与耦合途径并称电磁干扰三要素。
顾名思义，要构成电磁干扰效应，这三个要素缺一不可。
只要缺失三个其中的任何一个因素，电磁干扰现象就不会发生。
因而，在电磁干扰抑制技术方面，人们总是想方设法地将三个之中的一个去掉：屏蔽掉骚扰源、隔离开敏感设备或者切断耦合途径。
对于整个设备或者系统来说，骚扰源是外在的，有时也是无处不在的，有些可以很容易地去掉，但大部分可能不容易去掉或者根本去不掉。
在产品内部，骚扰源可能是数字IC、部件、电路等等。
由于产品功能的需要，这些也是不可能去掉的。
敏感设备包括单个设备或者分系统，或者是产品内部的电路、IC，或者部件。
同样为了功能需要，不可能去掉。
因此，最为经济和有效的措施就是切断耦合途径。
这个耦合途径包括两个方面的内容：传导耦合途径和辐射耦合途径。
传导耦合的媒介包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元件等等。
在骚扰进入敏感设备（电路、IC、部件）之前，用滤波的方法去除掉传导耦合噪声。
辐射耦合是指通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上去，耦合的频率较高(高于30MHz) ，而且还是一种无规则的骚扰，也很容易通过电源线、信号线传播到其它回路之中。
辐射耦合的媒介主要有天线、电缆（导线）、机壳及其发射对组合。
在骚扰源和敏感设备之间采用屏蔽处理的方法可以解决辐射耦合噪声。
仪器仪表噪声形成干扰的三要素与耦合方式
个 阻抗 ，当一个 电路 中有 电流流过 时 ，在另 一个 电路上 产 １ ）电源 内阻共阻抗 耦合。 用一个 电源对几个电子线 路或传
生干扰 电压 。共阻抗 耦合有 ３ 。 种
感 器供 电时， 电位 电路或 大电流 的输 出电流流 经 电源 ， 高 由于 电源 内阻的存在 ， 电源 内阻 上的压 降就转换成干扰 源。 在
６ ４
于波 仪 仪 噪形 干 的要 与合 式 彭 ：器 表 声 成扰 三 素耦 方
■ 技术在线
仪器仪表噪声形成 干扰 的三要素 与耦合方式
威海职业学院
摘
于彭波 山东威海
２ ４ ０ ６２０
要 仪器仪 表工作 环境有 很多 噪声 ，这些 噪声会产 生干扰 ，干扰 通过 不 同的耦合 方式进 入仪器 仪表 ，使测 量结
各样 的干扰 ，影 响仪器仪表 正 常工作和 测量 结果 ，要保 证仪 器仪表 正常工 作 ，就 要弄懂 噪声 产生 干扰 的来 源 和耦合 传输
问题 。
２噪声形成干扰的三要素
噪 声形成 干扰对 仪器仪 表正 常工作 造成 影响 的三要素 是 噪声源 、对 噪声 敏感 的仪器 仪表 易感 电路和两 者之 间的耦 合
Ａｂ ｔｒ ｏ Ｉ ｔ ｕ ｎｔ ｉ ｗ ｋ ｎｖ ｒ ｎ ｎｔ ｓ ａ ｔ ｎｓ ｒ ｍｅ ａｔ Ｏｎ ｏｒ ｅ ｉ ｏ ｍｅ ｔｅ ｄ ｏ ａｖ ａ ｌ ｔ ｏ ｎ ｓ ， ｔ ｎｏ ｓ ｗｉ １ ｐ ｏｄ ｃ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｏｉ ｅ ｈｅ ｉｅ １ ｒ ｕ ｅ ｉ ｅ ｅｒ ｎｃｅ ｃ ｐｌ ｎｇ ｏｆ ｖ ｎｔ ｒｆ ｅ ｏｕ ｉ ａｒｉ ＵＳ ｄｉ ｔｕ ｂａ ｅｓ ｅ Ｏ ｒ ｎｃ ｎｔｅ ｔ ｏｕ ｄｉ ｅ ｎｔ ｉ ｓｔ ｕｍ ｔＳ ＳＯ ｔ ｓ ｒ ｈｒ ｇｈ ｆｆ ｒｅ ｎ ｒ ｅｎ ， ｈａｔ ｍｅ ｕ ｍｅ ｒｅ １ｔ ｄｅ ａｔ ｆｒ ｍ ｔ ｔ ｅ ｖ ｕｅ ， ｏｒ ａｓ ｒｅ ｎｔ ｓｕ Ｓ ｖｉ ｅ ｏ ｈｅ ｒｕ ａｌ ｓ ｍａ ｋｅＳ ｗｏ ｄｉ ｏｒｄ ｒｓ， ｗｈ ＵＳ ｎｇ ｔｈ ｒｋ ｓ ｅ ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｔ ｕ ｎ ｍ ｔ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｃｏ ｐｌ ｎｇ ｒ ｌ ｍ． ｎｓ ｒ ｍｅ ｔ ｕｓ ｃ ｎｓ ｄ ｒ ｈ ｕ ｉ ｐ ｏｂ ｅ Ｋ ｙ ｗｏｒ ｎ ｓ — ｏ ｒｃ ｅ ｄｓ ｏｉ ｅ ｓ ｕ ｅ： ｄｉ ｔ ｒ ｎ ｅ： ｃ ｕ ｉ ｇ ｓ ｕ ｂａ ｃ ｏ ｐ１ ｎ
噪声在线监测过程中干扰因素及其应对方法
噪声在线监测过程中干扰因素及其应对方法一、噪声在线监测误差产生原因及排除方法噪声在线监测中引起误差的原因一般可归纳为如下四类：1.仪器本身的误差任何测量仪器均不可能100%测准待测值，实际操作中总会有一定的测量误差，在现有技术条件下此种误差只能通过选用电气性能良好，精确度优秀的设备尽量减少仪器本身的误差值。
2.仪器操作引起的误差在实际操作过程中由于人员操作错误，安装不到位或是维护不当引起的误差。
3.测量时段和测量点位引起的干扰由于没有科学规划及严格按照国家标准选择监测时段和点位引起的误差。
4.测量过程中环境因素干扰主要是测量过程中遇到风，雪，雨等天气变化及交通车流等干扰因素造成的干扰。
排除方法1.选择合适仪器定期效验2.正确使用及维护仪器3.严格按照国家标准选择合适监测点位4.选择合适仪器排除干扰二、应用举例下面以正大环保的ZDA-QM-01型噪声监测与环境信息发布系统为例介绍在建设中如何考虑各种可能的影响量，包括风速、车流、降雨、降雪、大气压等，对这些数据的同时监测排除干扰值，使得得出的数据具有代表性且真实可靠。
噪声监测仪通过选择成熟可靠精度相对较高的设备减少设备本身测量误差，增强设备稳定性。
微波车流量监测仪RTMS，即“The Remote Traffic Microwave Sensor”，从字面上翻译过来，就是“远程交通微波探测器”。
这个名字体现了RTMS的三个主要特点：远程检测、专用于交通数据采集、工作在微波频段，通过监测车流量的变化监测车流量和噪声相关关系。
气象监测仪测定指标：气温、相对湿度、气压、风速、风向、降水强度、降水类型、降水量等，利用一体式气象站不仅可测定空气温湿度、气压和风速风向（通过电容式传感器测定大气相对湿度。
利用一个精准的NTC模块测定大气温度。
利用超声波原理进行测定风速风向。
利用24GHz的多普勒雷达测定每一滴雨/雪滴的滴落速度，从而计算出降水强度、降水类型和降水量）。
【EMC系列课程】01-电磁兼容三要素及耦合途径
2. 电磁干扰源及其特征
Q：干扰源为何会产生电磁干扰？
电
磁
电磁 场
安培：电
法拉第：磁
麦克斯韦：电磁场
变化的电压电流产生交变的磁场，可以产生EMI问题； 交变的电磁场，又容易在闭合回路由于磁通量的变化，产生感应电压与电流，又带来EMS抗扰度问题；
电磁干扰举例1：
从场的角度进行分析，假如回路1变化的电流I，产生一个变化的电磁场，它会对外辐射，产生辐射干扰，如果这个变化的 电磁场，又恰好穿过了回路1周边的其他闭合回路，那么，根据法拉第电磁感应定律：变化的磁场穿过回路2，在回路2产 生感应电动势，则回路1就对回路2产生了干扰。
如果，电路1的电压是不变的，那么，电容隔直，也起不到耦合的作用，此时，也不存在电路1对电路2的电磁干扰。（注： 此时虽然不存在电磁干扰，但若电路1电压很高，则有可能会产生电场的干扰影响）；
二、电磁干扰耦合途径
1. 耦合途径分类
总结： ① 电磁干扰耦合途径，分为两类：传导耦合、辐射耦合。从上图可以看出，任何产品，任何干扰，耦合途径都
电磁干扰举例2：
从电路的角度分析，比如上面的图，电路1和电路2，两个电路之间有分布电容，在这里，我们假设电路1是强干扰的电路， 电路2是敏感的电路，电路1在工作的时候，它的导线上面会有一个电压，这个电压如果是交变的，那么，根据电容隔直 通交的特性，电路1的干扰就会通过分布电容，传递到电路2上，那么，电路1就对电路2产生了干扰；
电磁兼容（ EMC--Electro Magnetic Compatibility）是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰 的问题。其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的 能力”。
电磁干扰源及耦合途径
电磁干扰及耦合途径电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路电子设备220AC产生电磁干扰的条件1.突然变化的电压或电流，即dV/dt或dI/dt很大2.辐射天线或传导导体设计中，遇到电压、电流的突然变化，需要考虑潜在的电磁干扰问题构成干扰三要素EUT EUT 干扰源耦合途径敏感设备空间辐射的电磁波导线传导的电压电流电磁干扰干扰产生及抑制1、产生电磁干扰2、抑制干扰),r,f,t(R),r,f,t(C),r,f,t(Sθθθ≥•),r,f,t(R),r,f,t(C),r,f,t(Sθθθ≤•干扰源耦合途径敏感设备电磁敏感性（抗扰性）1、电磁敏感性：电子设备或系统对电磁干扰的响应特性，电磁敏感性越高，抗干扰能力越低。
2、电磁抗扰性：设备或系统抵制电磁干扰的能力。
敏感频率和抗扰度允许值1、敏感频率：在该频率上，设备对电磁干扰的响应比较敏感。
2、抗扰度允许值：导致设备或系统性能下降的干扰信号的幅值（可以是电压、电流、电场强度、磁场强度、功率密度……）。
电磁干扰安全系数INM=敏感度门限在关键试验点或信号线上的干扰电平)dB(I)dB(N)dB(M−=1>M电磁兼容1<M存在潜在电磁干扰0>)dB(M0<)dB(M电路敏感度模拟电路敏感度数字电路敏感度μμN)B(kfS=dld NBS=比例系数频带宽度热噪声电压频带宽度最小触发电平数字电路有较强的抗干扰能力分贝(dB) 的概念分贝的定义：分贝数＝10lg P2P1P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数＝20lg V2V1电流增益的分贝数＝20lg I2I1用分贝表示的物理量电压：用1V、1mV、1μV 为参考（例如：1μV = 0dBμV）则单位为：dBV、dBmV、dBμV 等，电流：用1A、1mA、1μA 为参考，则：dBA、dBmA、dBμA场强：用1V/m、1μV/m 为参考，则：dBV/m、dBμV/m 等，功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，测量单位换算关系1、功率2、电压U、电流I、场强(E、H）6010301010+=+==WWdBWdBmWWdBWPlgPPlgPPlgPμ12020602020+=+==VVdBVdBmVVdBVUlgUUlgUUlgUμAdBdBmAdBAmAμ1004020100−例子常见干扰源雷电NEMP脉冲电路ESD无线通信直流电机、变频调速器电磁干扰源分类人为干扰源电磁干扰源大气干扰雷电干扰宇宙干扰热噪声功能性干扰非功能性干扰自然干扰源广播电视雷达通信输电线开关系统办公设备家用电器1电磁干扰源分类2、按传播途径分传导干扰辐射干扰3、按干扰的性质分脉冲干扰平滑干扰4、按干扰作用时间分连续干扰间歇干扰瞬变干扰5、按信号的功能分功能性干扰。
仪器仪表的抗干扰措施
仪器仪表的抗干扰措施仪器仪表的可靠性设计是一项系统工程，它直接影响到工业生产装置是否安全、长周期稳定运行，而系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
仪表在工业生产的现场使用的条件常常是很复杂的。
被测量的参数又往往被转换成微弱的低电平电压信号，并通过长距离传输至二次表或者计算机系统。
因此除了有用的信号外，经常会出现一些与被测信号无关的电压或电流存在。
这种无关的电压或电流信号我们称之为“干扰”（也叫噪声）。
仪器仪表干扰来源有很多种，通常我们所说的干扰是电气的干扰，但是在广义上热噪声、温度效应、化学效应、振动等都可能给测量带来影响，产生干扰。
在测量过程中，如果不能排除这些干扰的影响，仪表就不能够正常的工作。
根据仪表输入端干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰。
串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰；共模干扰是加在仪表任一输入端与地之间的干扰。
1、主要干扰源(1)静电感应静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容，使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去，因此又称电容性耦合。
(2)电磁感应当两个电路之间有互感存在时，一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路，这一现象称为电磁感应。
例如变压器及线圈的漏磁、通电平行导线等。
(3)漏电流感应由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良，特别是传感器的应用环境湿度较大，绝缘体的绝缘电阻下降，导致漏电电流增加就会引起干扰。
尤其当漏电流流入测量电路的输入级时，其影响就特别严重。
3)附加热电势和化学电势。
主要是由于不同金属产生的热电势以及金属腐蚀等原因产生的化学电势，当它处于电回路时会成为干扰，这种干扰大多以直流的形式出现。
在接线端子板或是干簧继电器等处容易产生热电势。
4) 振动。
导线在磁场中运动时，会产生感应电动势。
因此在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。
以上这4种干扰都是和信号串联，也就是以串模干扰的形式出现。
现场电测仪表的干扰分析主防护
１ 概 述
电测仪 表及装置 在工作 过程 中 ，有时会 出现某 些不正 常 现象 ，如一次检 测元件 测量 的信号 波动 、仪表 指针抖 动 、数
起 考虑 ，一 般用 “ 噪 比”来衡 量 干扰 的强弱 。 信 “ 噪 比” Ｓ Ｎ 指的是在 信号通道 中 ，有 用信号成分与 信 ／ 噪声成分 之 比，它表示 噪声对 有 用信 号影响 的大小 。假设有
字仪表的数码不规则地跳动等 ，这些现象将引起测量数据的
不准确 ，严重 影响现 场的顺 利生产 。本文 主要 分析 了 引起上 述 现象 的各 种 因素及 防护措 施 。
用 信号 功率 为 Ｐ ， 用信 号 电压 为 Ｕｓ噪声功 率 为 Ｐ ， ｓ有 ， ｎ 噪声
电压 为 Ｕｎ 用分 贝 （ｄ 单位 表示 的 信噪 比则 ： ， Ｂ）
（） 电噪声 １放
仪 器仪 表用 户
压 ，这 显然 是不 能允 许 的 。因此 必 须 采取相 应 的 技术 措旖 ， 才能使 该 电子仪器 正 常工作 。
【 要】分 析影响 电测仪 表及 装置正 常工 作的 各种 因素 及耦合 方式 ，并针对性 的提 出 了防护 措施 。 摘
【 键词】干 扰 ，噪 声源 ，耦 合方式 ，共模 干 扰 ，差 模干 扰 关
中图分类号 ： Ｔ ９ ２ 文献 标识 码 ： Ｂ Ｎ ７
Ａｎ ｌｓ ｄ ａ ｙ ｅ ａｎ Ｓｈ ｅ ｄ ｔ ｒｅ ｅ ｃ ｆ ｏ ａ Ｅｌ ｃ ｒ ａ ｉ ｌ Ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ Ｌ ｃ ｌ ｅ ｔｉ ｌ ｎ ｃ Ｉ ｇ ｎ Ｄｅ ｉ Ｌ ｇ ｇ ● ｖ ｅ ｏ ｉ ● 一 ● ｃ
Ｚｅ ｇ Ｂ ｉ ｒ ｎ Ｐｌ ｎ ， ａ ｚ ｉ ｕ ｒ ｎ＆ｓｅ ｌＣｏ ａ ｚ ｉ ｕ ，ｉｈ ａ １ ０ ７ ｔ ｅ ．Ｐ ｎ ｈ ｈ ａ Ｓ ｃ ｕ ｎ ６ ７ ６ ）
干扰的耦合方式
干扰的耦合方式
干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。
因此，我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。
干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等等，细分下来，主要有以下几种：
（1）直接耦合：这是最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。
比如干扰信号通过电源线侵入系统。
对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路。
从而很好的抑制。
（2）公共阻抗耦合：这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。
为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑。
使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。
（3）电容耦合：又称电场耦合或静电耦合。
是由于分布电容的存在而产生的耦合。
（4）电磁感应耦合：又称磁场耦合。
是由于分布电磁感应而产生的耦合。
（5）漏电耦合：这种耦合是纯电阻性的，在绝缘不好时就会发生。
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仪器仪表噪声形成干扰的三要素与耦合方式作者：于彭波
来源：《中国教育技术装备》2010年第06期
摘要仪器仪表工作环境有很多噪声,这些噪声会产生干扰,干扰通过不同的耦合方式进入仪器仪表,使测量结果偏离真实值,或使工作失常,在使用仪器仪表时必须考虑耦合问题。
关键词干扰源;干扰;耦合
中图分类号:TB535 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)06-0064-02
Noise Interference in Formation of Three Elements and Coupling on Instrumentation//Yu Pengbo
Abstract Instrumentation work environment tend to have a lot of noise, the noise will produce interference coupling of various disturbances enter through different instruments, so that measurement results deviate from the true values, or makes work disorders, when using the instrument must consider the coupling problem.
Key words noise-source; disturbance; coupling
Author’s address Weihai Vocational College, Weihai, Sha ndong, China 264200
1 引言
仪器仪表的工作环境有很多噪声,这些噪声会产生各种各样的干扰,影响仪器仪表正常工作和测量结果,要保证仪器仪表正常工作,就要弄懂噪声产生干扰的来源和耦合传输问题。
2 噪声形成干扰的三要素
噪声形成干扰对仪器仪表正常工作造成影响的三要素是噪声源、对噪声敏感的仪器仪表易感电路和两者之间的耦合通道。
3 干扰的耦合
耦合是指干扰信号进入仪器仪表内部的途径,在分析干扰问题时,要弄清楚干扰源、易感电路及二者之间的耦合。
干扰源和易感电路是客观存在的,很难消除,因而切断耦合十分重要。
干扰的耦合有以下几种方式。
3.1 电感性耦合电感性耦合指2个电路之间存在互感,当一个电路上的电流变化时,在另一个电路上引起感应电压。
图1为2个电路电磁耦合的等效电路图。
两点路之间存在互感,互感系数为,当电路1的干扰电流为变化时,通过电磁耦合在电路2产生干扰电压。
由此可知,电压与电流成正比。
3.2 电容性耦合电容性耦合指2个电路之间存在寄生电容,产生静电感应,使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。
图2所示的电路中导线1是干扰源,导线2是仪器仪表的传输线,C1、C2分别为导线1和2对地寄生电容,C12为导线1和2之间的寄生电容,R为导线2的对地电阻,当导线1存在干扰电压U1时,在导线2所产生的干扰电压为。
由此可知,电容性耦合干扰随着耦合电容C12的增大而增大。
3.3 漏电流耦合漏电流耦合指由于绝缘不良,高电位电路通过绝缘电阻向低电位电路漏电而引起的干扰。
图3所示电路为漏电流耦合的等效电路图,干扰源通过漏电阻向电路漏电流,产生的干扰电压。
3.4 共阻抗耦合共阻抗耦合是由于2个及以上电路中共用一个阻抗,当一个电路中有电流流过时,在另一个电路上产生干扰电压。
共阻抗耦合有3种。
1)电源内阻共阻抗耦合。
用一个电源对几个电子线路或传感器供电时,高电位电路或大电流的输出电流流经电源,由于电源内阻的存在,在电源内阻上的压降就转换成干扰源。
2)公共地线共阻抗耦合。
在仪器仪表的公共地线上,有各种信号电流流过,由于接地线存在阻抗,在接地线上就形成干扰电压。
3)信号输出电路共阻抗耦合。
当仪器仪表的信号电路有几路负载时,任何一个负载的变化都会通过输出的共阻抗耦合而影响其他输出电路。
3.5 辐射耦合辐射耦合指无线电装置不断向外发射电磁场,仪器若置于这种发射场中,就会感应到与发射电磁场成正比的感应电动势而形成干扰。
3.6 传导耦合传导耦合指经过导线检拾到噪声,再经导线传输到仪器仪表电路而形成的干扰。
常见的是电源线噪声,它把交变磁场感应到电源回路形成感应电压,再经该电源线传输到各处的电路造成干扰。
4 结束语
在仪器仪表使用中,噪声源到仪器仪表的耦合途径多种多样,界限也不明显,噪声源也是多种多样的,有时干扰时隐时现,因此要仔细分析耦合途径,以消除干扰。
参考文献
[1]林君,程德福.智能仪器[M].北京:机械工业出版社,2006
[2]李建岐,等.配电网载波通信耦合方式的探讨[J].电力系统通信,2007(4)
[3]姚学玲,等.耦合方式对浪涌保护器组合波输出波形特性影响的研究[J].高压电器,2009(4)。