传感器输出信号的抗干扰
传感器中使用的抗干扰技术
传感器中使用的抗干扰技术1.1绕线技术：通过绕线使传感器输出电缆进行电磁屏蔽，减少外部电磁干扰对传感器的影响。
1.2金属屏蔽技术：在传感器的外壳或电路板上添加金属屏蔽层，阻挡外部的电磁干扰。
1.3增加滤波器：在传感器的电路中增加低通、高通或带通滤波器，滤除干扰频率的信号。
1.4增加隔离器：将传感器与被测对象的电路隔离，阻止干扰信号的传播。
1.5引入可变增益放大器：根据不同的工作环境，通过调整放大器的增益，提高传感器的输入信号与干扰信号的动态范围。
2.1数字滤波技术：通过数字信号处理算法，滤除干扰信号，提取有效的测量信号。
2.2校正算法：通过对不同工作环境下的干扰信号的分析和建模，设计相应的校正算法，消除干扰对测量结果的影响。
2.3故障诊断技术：通过对传感器输出信号的监测和分析，检测传感器是否受到干扰或故障，并提供相应的补偿或报警。
2.4信号处理算法：通过对传感器输出信号进行处理，提取有效信息，滤除干扰信号。
2.5信号采样技术：通过合理的采样频率和采样精度，提高传感器对有效信号的采样率，减少干扰信号的干扰。
3.电磁兼容性设计技术3.1地线设计：合理设计传感器的地线布线，减少电磁辐射和电磁感应。
3.2电源线设计：合理设计传感器的电源线布线，减少电磁干扰和电磁感应。
3.3路由规划：合理规划传感器的布线路径，尽量避免与其他电磁源的干扰。
3.4屏蔽灵敏部件：对于传感器中的灵敏部件，如ADC等，使用合适的屏蔽措施，减少电磁干扰。
3.5系统排布：合理布置传感器系统中各个模块的位置和间距，减少它们之间的电磁干扰。
4.地址编码技术4.1使用独特的地址编码：将每个传感器分配一个独一无二的地址，通过地址编码来区分传感器之间的信号。
4.2增加容错机制：在地址编码中增加冗余信息，使得接收端能够校验传输的地址信息是否正确。
4.3时钟同步：通过时钟同步技术，使得传感器能够在相同的时间窗口内发送和接收信号，避免信号混淆和干扰。
振动压电传感器测试标准
振动压电传感器测试标准
振动压电传感器测试标准可以参考以下方面：
1.灵敏度测试。
通过施加特定幅度、频率的机械振动，测试传感器的输出信号强度，确定其灵敏度。
2.抗干扰性测试。
在传感器输出信号处加入不同程度的干扰信号，测试传感器对干扰信号的抑制能力。
3.频率响应测试。
通过施加不同幅度、频率的机械振动，测试传感器对不同频率信号的响应能力。
4.温度稳定性测试。
测试传感器在不同温度下的输出信号变化情况，确定其温度稳定性。
5.压力稳定性测试。
测试传感器在不同压力下的输出信号变化情况，确定其压力稳定性。
6.湿度稳定性测试。
测试传感器在不同湿度下的输出信号变化情况，确定其湿度稳定性。
7.环境适应性测试。
测试传感器在不同环境条件下的输出信号变化情况，确定其适应性。
8.寿命测试。
测试传感器在长期使用过程中的稳定性和寿命。
以上是振动压电传感器测试的一些基本标准，具体测试方法和要求可根据实际需求和应用场景进行调整和补充。
传感器的补偿和抗干扰技术
( xi xk 1 )( xi xk 2 ) ( xi xk )( xi xi 2 ) yi yk yk 1 ( xk xk 1 )( xk xk 2 ) ( xk 1 xk )( xk 1 xk 2 ) ( xi xk )( xi xk 1 ) yk 2 ( xk 2 xk )( xk 2 xk 1 )
当检测值确定后，首先通过查表确定所在区间，再顺序 调到预先计算好的系数项，然后代入插值公式计算出。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2) 二次插值法(又称抛物线法)
它的基本思想是用 n 段抛物线，每段抛物线通过3个相邻 的插值接点，来代替函数 y f ( x)的值。可以证明，y i 的计 算公式为
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
2. 传感器动态特性的实验确定法
动态特性的实验确定方法常常因传感器的形式 (如 机械的、电气的、气动的)不同而不完全一样，但从原 理上一般可分为阶跃信号响应法、正弦信号响应法、随 机信号响应法和脉冲信号响应法等。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
抗干扰技术
“干扰”在检测系统中是一种无用信号，它会在测 量结果中产生误差。因此要获得良好的测量结果，就 必须研究干扰来源及抑制措施。通常把消除或削弱各 种干扰影响的全部技术措施，总称为抗干扰技术或称 为防护。 干扰的产生 干扰(也叫噪声)是指测量中来自测量系统内部或 外部，影响测量装置或传输环节正常工作和测试结果 的各种因素的总和。
第12章
传感器的补偿和抗干扰技术
干扰的产生主要有两大类：电气设备干扰 和放电干扰。电气设备干扰主要有射频干扰、 工频干扰和感应干扰等；放电干扰主要有弧光 放电干扰、火花放电干扰、电晕放电干扰和天 体、天电干扰等。 根据干扰产生的原因，通常可分为以下几 种类型。 1. 机械干扰 2. 热干扰 3. 光干扰 4. 湿度干扰 5. 化学干扰6. 电磁干扰
传感器的五大设计技巧和主要技术指标
传感器的五大设计技巧和主要技术指标一、传感器的五大设计技巧1.信号处理技巧：传感器的主要任务是将感知到的物理量转化为电信号，因此信号处理技巧在传感器的设计中显得尤为重要。
在传感器的设计中，需要考虑信号的采样、滤波、放大、调理等环节，以保证感知到的信号能够准确地表达被测量的物理量。
2.精度校准技巧：传感器的精度直接影响到测量结果的准确性，因此精度校准技巧在传感器的设计中也是非常关键的。
在传感器的设计中，需要采用合适的校准方法，通过对传感器的输出信号进行校准，提高传感器的精度和准确性。
3.电源管理技巧：传感器通常需要外部电源供电，电源管理技巧对于传感器的设计来说也是非常重要的。
在传感器的设计中，需要合理选择电源电压和电流，并设计合适的电源管理电路，以提高传感器的工作效率和稳定性。
4.防护和抗干扰技巧：传感器通常需要在复杂的环境条件下工作，因此防护和抗干扰技巧对于传感器的设计也是非常重要的。
在传感器的设计中，需要考虑到传感器的工作环境和外界干扰因素，并采取相应的防护和抗干扰措施，以确保传感器的正常工作。
5.结构设计技巧：传感器的结构设计对于传感器的性能和可靠性都有着直接的影响。
在传感器的设计中，需要合理选择传感器的结构和材料，并进行优化设计，以提高传感器的性能和可靠性。
1.测量范围：指传感器能够正常工作的物理量范围。
传感器的测量范围应根据被测量的物理量的实际范围进行选择，以保证传感器能够准确地测量被测量的物理量。
2.灵敏度：指传感器输出信号与被测量物理量之间的关系，灵敏度越高，传感器对被测量物理量的变化越敏感。
灵敏度是衡量传感器性能的重要指标之一3.准确性：指传感器测量结果与被测量物理量实际值之间的偏差。
传感器的准确性越高，测量结果与实际值之间的偏差越小。
4.响应时间：指传感器从感知到被测量物理量的变化到输出信号的反应时间。
响应时间越短，表明传感器响应能力越强。
5.稳定性：指传感器在长期使用过程中输出信号的稳定性。
传感器干扰问题及抗干扰措施详解
模拟传感器在现代化工农业生产，消防应急，国防建设及科学研究中有重非常重要的作用。
作为传感器最重要的指标是测量精度，现实环境又对传感器测量精度产生了很大的干扰，如果降低干扰是各传感器行业的命脉所在。
那么我们就了解一下传感器的干扰及抗干扰措施。
干扰源、干扰种类及干扰现象传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样，具体情况具体分析，对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则。
这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的，解决的办法是采用模块化的方法，除了基本构件外，针对不同的运行场合，仪器可装配不同的选件以有效地抗干扰、提高可靠性。
在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前，有必要分析影响模拟传感器精度的干扰源及干扰种类。
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。
(4)射频干扰主要是大型动力设备的启动、操作停止的干扰和高次谐波干扰。
如可控硅整流系统的干扰等。
(5)其他干扰现场安全生产监控系统除了易受以上干扰外，由于系统工作环境较差，还容易受到机械干扰、热干扰及化学干扰等。
2、干扰的种类(1)常模干扰常模干扰是指干扰信号的侵入在往返2条线上是一致的。
常模干扰来源一般是周围较强的交变磁场，使仪器受周围交变磁场影响而产生交流电动势形成干扰，这种干扰较难除掉。
(2)共模干扰共模干扰是指干扰信号在2条线上各流过一部分，以地为公共回路，而信号电流只在往返2个线路中流过。
传感器主要技术指标及设计技巧
传感器主要技术指标及设计技巧一、传感器主要技术指标1.灵敏度：传感器的灵敏度是指输出信号的变化量与输入信号的变化量之间的比例关系。
高灵敏度意味着传感器对输入信号的细微变化更为敏感，能够提供更加准确的测量结果。
2.动态响应：传感器的动态响应是指传感器对于快速变化的输入信号能够产生相应的输出信号的能力。
一个好的传感器应具有较高的动态响应速度，以捕捉到输入信号的瞬时变化。
3.精确度：传感器的精确度是指其输出结果与实际测量值之间的误差程度。
高精确度意味着传感器能够提供更加准确的测量结果。
4.分辨率：传感器的分辨率是指传感器能够分辨出的最小变化量。
高分辨率意味着传感器能够捕捉到更细微的变化。
5.输出线性度：传感器的输出线性度是指传感器输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
一个好的传感器应具有较高的输出线性度，以提供更加准确的测量结果。
6.抗干扰性：传感器的抗干扰性是指传感器在外界干扰的情况下能够保持较稳定的工作状态。
高抗干扰性意味着传感器能够减少外界干扰对其测量结果的影响。
二、传感器设计技巧1.选用合适的传感器类型：根据具体的应用需求，选择合适的传感器类型。
不同类型的传感器有不同的特性和适用范围，选用合适的传感器类型能够提高传感器的性能。
2.优化传感器的电路设计：传感器的电路设计是传感器性能的关键因素之一、通过优化电路设计，可以提高传感器的灵敏度、动态响应等性能指标。
3.运用信号处理技术：传感器输出信号往往需要进行信号处理，以提取有用的信息。
运用合适的信号处理技术，可以提高传感器的精确度和分辨率。
4.加强传感器与周围环境的适配：传感器的性能受制于周围环境的影响。
通过考虑传感器与周围环境的适配性，可以减少环境对传感器性能的影响，提高传感器的可靠性和稳定性。
5.采用优质材料和工艺：传感器的材料和工艺对传感器性能起着重要的影响。
采用优质的材料和工艺，可以提高传感器的灵敏度、精确度等指标。
6.进行充分的测试和校准：传感器的性能需要通过测试和校准来验证和调整。
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施模拟量传感器信号传输过程中干扰的形成必需具备三项因素，即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。
影响模拟量传感器的外界干扰主要有以下几种：1、静电感应干扰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，有时候也被称为电容性耦合。
2、电磁感应干扰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。
这种状况在传感器使用的时候常常遇到，尤为留意。
3、漏电流感应干扰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，特殊是传感器的应用环境湿度增大，导致绝缘体的绝缘电阻下降，这时漏电电流会增加，由此引发干扰。
尤其当漏电流流入到测量电路的输入级时，其影响就特殊严峻。
4、射频干扰干扰主要是大型动力设备的启动、操作停止时产生的干扰以及高次谐波干扰。
5、其他干扰主要指的是系统工作环境差，还简单受到机械干扰、热干扰和化学干扰等等。
通过以上概述，我们了解传感器的干扰来源主要有两种途径：一是由电路感应产生干扰；二是由外围设备以及通信线路的感应引入干扰。
我们得认真分析外界干扰的来源，信号传输线路以及敏感程度，做好接地处理和传感器信号线屏蔽措施，有可能的话远离干扰源。
模拟量传感器抗干扰技术1、屏蔽技术利用金属材料制成容器。
将需要爱护的电路包在其中，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、静电屏蔽依据电磁学原理，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，把需要爱护的电路值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。
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，从而使被爱护电路免受高频电磁场的影响。
传感器的一般要求
传感器的一般要求传感器是一种能够将物理量或化学量转化为可供测量或控制的信号的装置。
它在各个领域都有广泛的应用，如工业控制、环境监测、医疗设备等。
为了确保传感器的性能和可靠性，对传感器有一定的要求。
传感器需要具备高精度和高灵敏度。
精度是指传感器输出与真实值之间的偏差，而灵敏度则是指传感器对输入量变化的响应程度。
传感器的精度和灵敏度越高，能够提供更准确的测量结果和更快的响应速度，能够满足更高的应用需求。
传感器需要具备良好的线性性和稳定性。
线性性是指传感器输出与输入量之间的关系是否为线性关系，稳定性则是指传感器在长时间使用过程中输出信号是否变化较小。
良好的线性性和稳定性可以使传感器输出信号与被测量的物理量之间的关系更加准确和稳定，提高传感器的可靠性和可用性。
传感器还需具备较宽的测量范围和较低的测量误差。
测量范围是指传感器能够测量的最小和最大输入量之间的范围，测量误差则是指传感器输出信号与真实值之间的差别。
较宽的测量范围和较低的测量误差可以使传感器适用于不同的测量场景，并提供更可靠的测量结果。
传感器还需要具备较高的抗干扰能力和稳定性。
抗干扰能力是指传感器在复杂环境中抵抗外部干扰的能力，稳定性则是指传感器在长时间使用过程中输出信号是否变化较小。
较高的抗干扰能力和稳定性可以使传感器在复杂的工作环境中正常工作，并提供可靠的测量结果。
传感器还需要具备较小的尺寸和较低的功耗。
较小的尺寸可以使传感器更加紧凑，适用于空间有限的场景，较低的功耗则可以延长传感器的使用寿命和减少能源消耗。
传感器作为现代科技的重要组成部分，在各个领域都发挥着重要作用。
为了确保传感器的性能和可靠性，需要具备高精度、高灵敏度、良好的线性性和稳定性、较宽的测量范围和较低的测量误差、较高的抗干扰能力和稳定性、较小的尺寸和较低的功耗等要求。
只有满足这些要求，传感器才能够正常工作，并提供准确可靠的测量结果，为各个领域的应用提供支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传感器输出信号的抗干扰
一、共模干扰
当现场多路信号，如4～20mA、0～10mA、1～5V同时输入多个控制器时，如下图所示。
对于传感器输出的电流信号，只经PLC和变频器的输入阻抗之和不大于传感器的输出负载阻抗即可，压力传感器的信号可以同时串入PLC和变频器，如只有压力传感器信号，则PLC 和变频器也都可以正常接收压力传感器的信号。
而当液位传感器的信号也同时接入PLC和变频器时，因PLC接收信号的-端都在变频器的+端，当两传感器的信号电流不一样时，就有可能使PLC两-端的电位有较大的差异，就就形成了共模干扰电压。
如PLC输入端又互相不是隔离的，则会造成PLC的模拟信号输入端接收不正常。
变频器的两输入信号是在PLC 的后面，其-端电位可保持在变频器内部电路设定的状态，问题不大。
解决的办法如下图所示，在PLC输入信号的一端加装隔离模块，此时PLC的两个-端中，由于一个是处于隔离状态，所以不会出现两个-端一高一低，与PLC内部电路不相适应的现象。
二、变频器干扰
由于变频器输出的正统波中有许多高次谐波，这些谐波分量通过电源线，耦合、感应等方式传播，严重时不但会造成传感器或电子设备不能正常工作，还会造成变频器自身出现接地故障不能正常工作。
常采取的措施有以下几项：
变频器按说明书正确可靠接地；
变频器载波频率要尽是设低一此，降低谐波辐射强度，减少位移电流;
变频器输出侧安装输出电抗器，减少电缆的电磁辐射和位移电流；
与变频器连接的输入输出信号用隔离模块或中间继电器隔离开；
变频器电源输入侧安装输入电抗器，减少变频器对电网的谐波污染；
在变频器的中间直流环节串接直流电抗器提高功率因数。
三、电源干扰
很多干扰信号是通过电源线传播的，对于控制线路和控制装置，其电源可采用1：1的隔离变压器供电，并将隔离变压器的屏蔽端可靠抗议地，如下图所示：
四、传感器输出信号的抗干扰
传感器到PLC（或其它控制器）去的弱电信号，可采用阻容滤波的方法减少干扰，如下图所示。
传感器的输出信号，不论是电压还是电流，经过R、C阻容滤波，信号中的高频干扰信号被滤掉，输出信号就平滑了。
如传感器是电压信号，电阻R可以大一些，1K～几百K均可，电容C从0.1～10uF；如是电流信号，则电阻R及PLC侧的输入电阻之和不能大于传感器的最大电阻值，多数情况下R≤500Ω，电容C的值从0.1～10uF间
五、控制器的开关量输入
有时PLC或其它控制器的开关量输入由于受外界干扰影响而瞬间输入错误，导致PLC产生误动作，这时在PLC的输入端并上一个0.1uF的小电容就可以消除这种干扰，如下图所示：
六、屏蔽双绞线和屏蔽线接地
对于弱信号的传输，如能形成一对电流相等方向相反的回路，最好采用双绞线，这样导线本身就具有一定的抗干扰能力，因为两个相近的双绞线形成的感应电压正好相反，本身就把外界耦合进来的干扰信号给抵消掉了，如再加上良好的屏蔽，其干扰能力就更强了。
多数弱电信号的屏蔽层可以在接收信号侧（如PLC侧）一点集中接地，或是两边都不接地，视现场
的抗干扰效果而定。