70抗干扰技术PPT教学课件
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抗干扰技术
§2.1 干扰的来源和传播途径
2、串模干扰 、串模干扰 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰， 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。
常用的干扰抑制技术
屏蔽技术 接地技术 浮置 平衡电路 滤波技术
静电屏蔽 在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位。静电屏蔽就是利用了与大地相连 接的导电性良好的金属容器，使其内部的电力线不外传，同时也不使外部的电力线影响其 内部。 静电屏蔽能防止静电场的影响，用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合 而产生的干扰。 在电源变压器的一次、二次侧绕组之间插入一个梳齿形薄铜皮并将它接地，以此来防止 两绕组间的静电耦合，就是静电屏蔽的范例。 电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽体，内产 生涡流，再利用涡流消耗高频干扰磁场的能量，从而削弱高频电磁场的影响。 若将电磁屏蔽层接地，则同时兼有静电屏蔽的作用。也就是说，用导电良好的金属材料 做成的接地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用 低频磁屏蔽 在低频磁场干扰下，采用高导磁材料作屏蔽层以便将干扰磁力线限制在磁阻很小的磁屏 蔽体内部，防止其干扰作用。 通常采用坡莫合金之类的对低频磁通有高导磁系数的材料。同时要有一定的厚度，以减少 磁阻。
N N
§2.1 干扰的来源和传播途径
二、 干扰的作用途径
1、静电耦合 、 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。系 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间， 统内部各导线之间，印刷线路板的各线条之间，变压器 线匝之间的绕组之间以及元件之间、 线匝之间的绕组之间以及元件之间、元件与导线之间都 存在着分布电容。 存在着分布电容。具有一定频率的干扰信号通过这些分 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。 布电容提供的电抗通道穿行，对系统形成干扰。
第7章智能仪器抗干扰技术与可靠性设计PPT课件
在信号源回路中，与被测信号相加输入系统，如图7.2 所示。串模干扰与被测信号在回路中处于同样的地位， 也称为常模干扰、差模干扰或横向干扰。
例如信号源本身固有的漂移、纹波和噪声形成的干扰 电压，无法与信号源分离，必然叠加在一起。
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7.1.2 干扰的分类
共模干扰是指输入通道两个输入端上共有的干扰电 压，也称为纵向干扰。共模干扰电压可以是直流电压， 也可以是交流电压，其幅值可达几伏甚至更高。
从干扰的耦合通道来看，对于以“电路”的形式侵入的 干扰，可采取诸如提高绝缘性能，采用隔离变压器、光电耦 合器等隔离技术切断干扰途径；采用退耦、滤波等手段引导 干扰信号的转移；改变接地形式切断干扰途径等。对于以 “辐射”的形式侵入的干扰，一般采取各种屏蔽技术，如静 电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽等。
返 回 上 页 1下7 页
第七章 智能仪器抗干扰技术 与可靠性设计
本章重点
7.1
智能仪器的干扰问题
7.2
从耦合通道抑制干扰的主要技术
7.3
抗干扰的其他技术与措施
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2
第七章 智能仪器抗干扰技术 与可靠性设计
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7.1.3 干扰的耦合通道
三、公共阻抗耦合
公共阻抗耦合是由于电流流过回路间的公共阻抗， 使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路， 它是干扰源和信号源具有公共阻抗时的传导耦合。
公共阻抗普遍存在，例如，电源引线、印刷电路板 上的地和公共电源线、汇流排等。常见的公共阻抗耦合 有公共地和电源阻抗两种。各类汇流排都具有一定的阻 抗，对于多回路来说，就是公共耦合阻抗。当流过较大 的数字信号电流时，其作用就像是一根天线，将干扰引 入到各回路。同时，各汇流条之间具有电容，数字脉冲 可以通过这个电容耦合过来。印刷电路板上的“地”实 质上就是公共汇流线，由于它具有一定的电阻，各电源 之间就通过它产生信号耦合。
例如信号源本身固有的漂移、纹波和噪声形成的干扰 电压，无法与信号源分离，必然叠加在一起。
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7.1.2 干扰的分类
共模干扰是指输入通道两个输入端上共有的干扰电 压，也称为纵向干扰。共模干扰电压可以是直流电压， 也可以是交流电压，其幅值可达几伏甚至更高。
从干扰的耦合通道来看，对于以“电路”的形式侵入的 干扰，可采取诸如提高绝缘性能，采用隔离变压器、光电耦 合器等隔离技术切断干扰途径；采用退耦、滤波等手段引导 干扰信号的转移；改变接地形式切断干扰途径等。对于以 “辐射”的形式侵入的干扰，一般采取各种屏蔽技术，如静 电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽等。
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第七章 智能仪器抗干扰技术 与可靠性设计
本章重点
7.1
智能仪器的干扰问题
7.2
从耦合通道抑制干扰的主要技术
7.3
抗干扰的其他技术与措施
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第七章 智能仪器抗干扰技术 与可靠性设计
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7.1.3 干扰的耦合通道
三、公共阻抗耦合
公共阻抗耦合是由于电流流过回路间的公共阻抗， 使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路， 它是干扰源和信号源具有公共阻抗时的传导耦合。
公共阻抗普遍存在，例如，电源引线、印刷电路板 上的地和公共电源线、汇流排等。常见的公共阻抗耦合 有公共地和电源阻抗两种。各类汇流排都具有一定的阻 抗，对于多回路来说，就是公共耦合阻抗。当流过较大 的数字信号电流时，其作用就像是一根天线，将干扰引 入到各回路。同时，各汇流条之间具有电容，数字脉冲 可以通过这个电容耦合过来。印刷电路板上的“地”实 质上就是公共汇流线，由于它具有一定的电阻，各电源 之间就通过它产生信号耦合。
电磁干扰和抗干扰措施PPT课件
• 来自空间的辐射干扰：滤波，屏蔽（信号传输线必须 屏蔽），双线平衡技术（双绞线）。如双绞线外加屏 蔽层，效果更好。
• 尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换
2021/4/17
42
3、针对接地干扰的抗干扰措施
1).地线的种类
保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着
眼于安全。这种地线也称为“保安地线” 。它的接地电 阻值必须小于规定的数值。
2021/4/17
防静电手腕带
46
2021/4/17
接地
防静电手腕带的使 用
47
2.信号地线
• 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线” 多是指电信号的基准电位，也称为“公共参考端”， 它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也 可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为 信号地线。
2021/4/17
2
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。
2021/4/17
3
干扰途径
传导型（通过路的干扰）：
供电干扰（电源干扰）：来自电源本身或由于电源异 常抖动引起的干扰
继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。
晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。
2021/4/17
23
光电耦合技术
光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器）或光耦，它 可较大地提高系统的抗共模干扰能力。
光耦合器是一种电→光→电耦合器件，它的输入量是 电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘 的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达1010、耐压超过 1kV。光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管， 而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可 以是光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。
• 尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换
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3、针对接地干扰的抗干扰措施
1).地线的种类
保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着
眼于安全。这种地线也称为“保安地线” 。它的接地电 阻值必须小于规定的数值。
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防静电手腕带
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接地
防静电手腕带的使 用
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2.信号地线
• 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线” 多是指电信号的基准电位，也称为“公共参考端”， 它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也 可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为 信号地线。
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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。
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干扰途径
传导型（通过路的干扰）：
供电干扰（电源干扰）：来自电源本身或由于电源异 常抖动引起的干扰
继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。
晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。
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光电耦合技术
光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器）或光耦，它 可较大地提高系统的抗共模干扰能力。
光耦合器是一种电→光→电耦合器件，它的输入量是 电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘 的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达1010、耐压超过 1kV。光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管， 而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可 以是光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。
归纳抗干扰及防雷.ppt
衡的原理设计的干扰控制器，将尖峰电压 集中的能量分配到不同的频段上，从而减 弱其破坏性；
② 在仪器交流电源输入端加超级隔离变 压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲；
③ 在仪器交流电源的输入端并联压敏电
阻，利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降 低仪器从电源分得的电压，从而削弱干扰 的影响。
最新.课件
16
• (2) 利用软件方法抑制尖峰干扰 对于周期性干扰，可以采用编程进行时
最新.课件
13
• 系统上传数据与现场实际明显不符，严重 影响了瓦斯监控系统的正常运行，为煤矿 安全生产埋下了极大的安全隐患。频繁的 电磁启动脉冲与信号叠加后就会造成严重 的干扰，通常系统采用软件来消除其瞬间 的干扰，但却造成信息采集延迟，使系统 反映速度变得迟钝，反而造成整个系统的 不稳定。
最新.课件
• 4)线路原因。线路原因包含两方面的内容, 一是传感器电缆或主干通讯电缆发生故障 时,二是瓦斯传感器线路延伸或回收过程中, 在这两种情况下容易造成信号短路,从而形 成高值。
最新.课件
20
• 5)传感器设计原因。有部分瓦斯传感器由 于设计上的原因,当为其接通电源时,在送电 瞬间会产生一个高值。
• 6)传感器故障。由于瓦斯传感器所处环境 一般比较恶劣,在使用过程中可能会发生被 砸坏、进水等意外情况,或者由于没有做到 及时维护和及时调校,致使传感器量程偏移、 精度下降等。
最新.课件
36
• (3）选用具有开关电源的仪表等低压设备
• 一般开关电源的抗电源传导干扰的能 力都比较强，因为在开关电源的内部也都 采用了有关的滤波器。因此在选用控制系 统的电源设备，或者选用控制用电器的时 候，尽量采用具有开关电源类型的。
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37
② 在仪器交流电源输入端加超级隔离变 压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲；
③ 在仪器交流电源的输入端并联压敏电
阻，利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降 低仪器从电源分得的电压，从而削弱干扰 的影响。
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• (2) 利用软件方法抑制尖峰干扰 对于周期性干扰，可以采用编程进行时
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• 系统上传数据与现场实际明显不符，严重 影响了瓦斯监控系统的正常运行，为煤矿 安全生产埋下了极大的安全隐患。频繁的 电磁启动脉冲与信号叠加后就会造成严重 的干扰，通常系统采用软件来消除其瞬间 的干扰，但却造成信息采集延迟，使系统 反映速度变得迟钝，反而造成整个系统的 不稳定。
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• 4)线路原因。线路原因包含两方面的内容, 一是传感器电缆或主干通讯电缆发生故障 时,二是瓦斯传感器线路延伸或回收过程中, 在这两种情况下容易造成信号短路,从而形 成高值。
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• 5)传感器设计原因。有部分瓦斯传感器由 于设计上的原因,当为其接通电源时,在送电 瞬间会产生一个高值。
• 6)传感器故障。由于瓦斯传感器所处环境 一般比较恶劣,在使用过程中可能会发生被 砸坏、进水等意外情况,或者由于没有做到 及时维护和及时调校,致使传感器量程偏移、 精度下降等。
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• (3）选用具有开关电源的仪表等低压设备
• 一般开关电源的抗电源传导干扰的能 力都比较强，因为在开关电源的内部也都 采用了有关的滤波器。因此在选用控制系 统的电源设备，或者选用控制用电器的时 候，尽量采用具有开关电源类型的。
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检测系统抗干扰技术课件
外部干扰就是指那些与系统结构无关，由使用条 件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自于 自然界的干扰以及周围电气设备的干扰。
自然干扰主要有地球大气放电(如雷电)、宇 宙干扰(如太阳产生的无线电辐射)、地球大气辐 射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电放 电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊 机等电气设备产生的放电干扰。
由不同地电位引起的共模干扰 当被测信号源与检测装置相隔较远，不能
实现共同的“大地点”上接地时，由于来自 强电设备的大电流流经大地或接地系统导体， 使得各点电位不同，并造成两个接地点的电
位差Uce，即会产生共模干扰电压，如图6.4 所示。图中Re为两个接地点间的等效电阻。
传 感 US 器 外 壳 RS
ULd d ti0.51 0 65 4 1 1 0 0 9 30.4V （6.1） 如果把这个数值乘上典型系统的大量门电路的个 数，可以看到，虽然这种门电路的供电电压仅5v， 但引起的干扰噪声将是非常显著的。
7.1 干扰的分类
在实际的脉冲数字电路中，对脉冲中包含的频
谱应有一个粗略概念。如果脉冲上升时间t为已知
7.1 干扰的分类
7.1 干扰的分类
干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干扰 源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰 分为内部干扰和外部干扰。 7.1.1 外部干扰
电气设备、电子设备、通信设施等高密度的 使用，使得空间电磁波污染越来越严重。由于自 然环境的日趋恶化，自然干扰也随之增大。
7.1 干扰的分类
7.1 干扰的分类
各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电 火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强 电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供 电电源对测量装置和微型计算机产生影响。在 大功率供电系统中。大电流输电线周围所产生 的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪 表也会产生干扰。 此外，地磁场的影响及来自电源的高频干扰也 可视为外部干扰。
自然干扰主要有地球大气放电(如雷电)、宇 宙干扰(如太阳产生的无线电辐射)、地球大气辐 射以及水蒸气、雨雪、砂尘、烟尘作用的静电放 电等，以及高压输电线、内燃机、荧光灯、电焊 机等电气设备产生的放电干扰。
由不同地电位引起的共模干扰 当被测信号源与检测装置相隔较远，不能
实现共同的“大地点”上接地时，由于来自 强电设备的大电流流经大地或接地系统导体， 使得各点电位不同，并造成两个接地点的电
位差Uce，即会产生共模干扰电压，如图6.4 所示。图中Re为两个接地点间的等效电阻。
传 感 US 器 外 壳 RS
ULd d ti0.51 0 65 4 1 1 0 0 9 30.4V （6.1） 如果把这个数值乘上典型系统的大量门电路的个 数，可以看到，虽然这种门电路的供电电压仅5v， 但引起的干扰噪声将是非常显著的。
7.1 干扰的分类
在实际的脉冲数字电路中，对脉冲中包含的频
谱应有一个粗略概念。如果脉冲上升时间t为已知
7.1 干扰的分类
7.1 干扰的分类
干扰来自干扰源，在工业现场和环境中干扰 源是各种各样的。按干扰的来源，可以将干扰 分为内部干扰和外部干扰。 7.1.1 外部干扰
电气设备、电子设备、通信设施等高密度的 使用，使得空间电磁波污染越来越严重。由于自 然环境的日趋恶化，自然干扰也随之增大。
7.1 干扰的分类
7.1 干扰的分类
各种电气设备所产生的干扰有电磁场、电 火花、电弧焊接、高频加热、可控硅整流等强 电系统所造成的干扰。这些干扰主要是通过供 电电源对测量装置和微型计算机产生影响。在 大功率供电系统中。大电流输电线周围所产生 的交变电磁场，对安装在其附近的智能仪器仪 表也会产生干扰。 此外，地磁场的影响及来自电源的高频干扰也 可视为外部干扰。
9(1)现场总线和抗干扰技术精品PPT课件
第九章 现场总线技术
1. 定义
用于现场智能化装置与控制室自动化系统之间的一个标准化的 数字视通信链路，可进行全数字化、双向、多站总线式的信息 数字通信，实现相互操作和数据共享，彻底实现分散控制。
2. 技术特点
系统开放性；互可操作性和互用性；现场设备的智能和功能 自治性；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性。
5.2 分层结构
5.3 报文结构
帧类型 •数据帧 •远程帧：激活数据接收器的站 •出错帧 •超载帧 数据帧格式 帧起始：用于表示数据开始，并用于站点同步 仲裁场：表示符和远程发送请求 控制场：表明数据长度 数据场 CRC校验 应答场
5.4 典型应用
5.5 初始化程序和发送子程序
第十章 抗干扰和可靠性设计
4. 抗干扰硬件措施
4.1 抗串模干扰措施
•光电隔离 •继电气隔离 •变压器隔离 •布线隔离 •硬件滤波电路 •过压保护电路
4.2 抗共模干扰措施
•平衡对称输入 •选用高质量差动放大器 •系统正确接地
4.3 采用双绞线
原理
应用注意事项 •导线性能一致 •注意节距 •距离不同，采用不同的发送和负载措施
3. 优点
节省硬件数量和费用；节省安装费用；节约维护开销；用户具 有高度的系统集成主动权；提高了系统的准确性和可靠性。
4. 现状
名称
创始者
基金会现场总 线 FF
LonWorks
FisherRousemount Honey well 美国Echelon
PROFIBUS CAN HART
德国国标 德国BOSCH Rosemount
地线传导 地线上出现的干扰电压 地线感应
接地干扰
地电流
串模共扰：叠加于往返两线间的干扰 共模共扰：叠加于线路和地线间的干扰
1. 定义
用于现场智能化装置与控制室自动化系统之间的一个标准化的 数字视通信链路，可进行全数字化、双向、多站总线式的信息 数字通信，实现相互操作和数据共享，彻底实现分散控制。
2. 技术特点
系统开放性；互可操作性和互用性；现场设备的智能和功能 自治性；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性。
5.2 分层结构
5.3 报文结构
帧类型 •数据帧 •远程帧：激活数据接收器的站 •出错帧 •超载帧 数据帧格式 帧起始：用于表示数据开始，并用于站点同步 仲裁场：表示符和远程发送请求 控制场：表明数据长度 数据场 CRC校验 应答场
5.4 典型应用
5.5 初始化程序和发送子程序
第十章 抗干扰和可靠性设计
4. 抗干扰硬件措施
4.1 抗串模干扰措施
•光电隔离 •继电气隔离 •变压器隔离 •布线隔离 •硬件滤波电路 •过压保护电路
4.2 抗共模干扰措施
•平衡对称输入 •选用高质量差动放大器 •系统正确接地
4.3 采用双绞线
原理
应用注意事项 •导线性能一致 •注意节距 •距离不同，采用不同的发送和负载措施
3. 优点
节省硬件数量和费用；节省安装费用；节约维护开销；用户具 有高度的系统集成主动权；提高了系统的准确性和可靠性。
4. 现状
名称
创始者
基金会现场总 线 FF
LonWorks
FisherRousemount Honey well 美国Echelon
PROFIBUS CAN HART
德国国标 德国BOSCH Rosemount
地线传导 地线上出现的干扰电压 地线感应
接地干扰
地电流
串模共扰：叠加于往返两线间的干扰 共模共扰：叠加于线路和地线间的干扰
高精度温度测量和抗干扰技术完美版PPT资料
补偿导线根据热电偶的种类选定。补偿接点温度0～100℃，150℃左右较常见。
➢ 延长型和补偿型
延长型 补偿型
记号 X
C□
优点
缺点
和热电偶材质相同，高精度。由 补偿接点引起的问题较少。
成本较高
由于材质与热电偶不同，使用温
成本低。 根据使用温度范围，材质的选定 可以得到与延长型相近的特性
度范围或精度有限制。 直线性较差, 由温度引起的误差 值变动。 补偿接点处不同金属连接，会引
共模信号和串模信号
×电压 → ○电位差
共模信号 ＝全部是干扰信号 串模信号 ＝DC成分是真实信号, 其他是干扰信号
ノーマ串ル模モード 信号
コモ共ンモ模ード
+
測定器
-
抗干扰性能的评价
➢ 共模抑制比（CMRR）
测试导线中混入了由市电引起的共模干扰 电压时，输出端能够把这种干扰压小的 程度。
测量输出的串模电压 CMRR=20log
金属性蒸气 特性稳定且精度高
具有代表性的铂Pt热电偶。
电势小且线性差
比Ｒ型电势略小,不大被使用。
0～1300
弥补了Ｋ型特有的250～550℃不稳定 的热电偶
-200～ 1370
强:氧化性氛围 弱:还原性氛围,一氧化碳,亚硫酸气 耐热性、精度、均一性好
-200～ 400
-200～ 1100
强:氧化性氛围 弱:还原性氛围
一定的电流流过，
热电阻两端产生电压
特长 1991年以前的JIS规格,也称「旧JIS」 与国际规格靠拢的JIS规格。与JPt100相比,温度上升后的 电阻不同。 比100欧姆热电偶热容小,响应快,自我发热也少。
4线热电阻的接线方式
➢ 延长型和补偿型
延长型 补偿型
记号 X
C□
优点
缺点
和热电偶材质相同，高精度。由 补偿接点引起的问题较少。
成本较高
由于材质与热电偶不同，使用温
成本低。 根据使用温度范围，材质的选定 可以得到与延长型相近的特性
度范围或精度有限制。 直线性较差, 由温度引起的误差 值变动。 补偿接点处不同金属连接，会引
共模信号和串模信号
×电压 → ○电位差
共模信号 ＝全部是干扰信号 串模信号 ＝DC成分是真实信号, 其他是干扰信号
ノーマ串ル模モード 信号
コモ共ンモ模ード
+
測定器
-
抗干扰性能的评价
➢ 共模抑制比（CMRR）
测试导线中混入了由市电引起的共模干扰 电压时，输出端能够把这种干扰压小的 程度。
测量输出的串模电压 CMRR=20log
金属性蒸气 特性稳定且精度高
具有代表性的铂Pt热电偶。
电势小且线性差
比Ｒ型电势略小,不大被使用。
0～1300
弥补了Ｋ型特有的250～550℃不稳定 的热电偶
-200～ 1370
强:氧化性氛围 弱:还原性氛围,一氧化碳,亚硫酸气 耐热性、精度、均一性好
-200～ 400
-200～ 1100
强:氧化性氛围 弱:还原性氛围
一定的电流流过，
热电阻两端产生电压
特长 1991年以前的JIS规格,也称「旧JIS」 与国际规格靠拢的JIS规格。与JPt100相比,温度上升后的 电阻不同。 比100欧姆热电偶热容小,响应快,自我发热也少。
4线热电阻的接线方式
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2. 屏蔽技术 屏蔽技术是抑制电场、磁场耦合干扰的重要措施。根据干扰源的不 同可采用不同的屏蔽措施。
a) 静电屏蔽 为防止静电耦合干 扰，可用一层金属网将信号 导线包围起来, 这层金属网即 屏蔽层, 见图7-7。
b) 高频磁屏蔽 高频磁屏蔽是利 用导电性良好的金属箔将被 屏蔽的电路包围起来，其作 用是抑制高频电磁场的干扰。
1. 信号导线扭绞
由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路所包围的面 积大为减少，而且使两根信号导线到干扰源的距离大致相 等。分布电容也能大致相同， 所以能使由磁场和静电耦合进 入信号回路的串模干扰大为减小。 若把双绞信号导线屏蔽起来并将 屏蔽层接地, 将起到更好的抑制 串模干扰的效果， 见图7-6。
图7-6 信号线绞接、屏蔽和接地
第3页/共28页
7.1.2 干扰的耦合方式
• 各种干扰源所产生的干扰，必然要经过各种耦合通道进入测量电路而影响测量结果。换句话说，就是形成 干扰影响必须具备三个要素：干扰源、干扰的耦合通道、被干扰对象。因此研究和分析干扰的传输途径， 对于抑制和消除干扰的重要的，而切断干扰传输的途径是抑制、削弱干扰的重要手段之一。
不是瞬时值进行A/D转换的，只要采样时间T1是工频周期的整数倍，从理论上
来说对工频干扰具有无穷的抑制能力。
5.
注
意
信
号
导
线
远
U
离
动x
力
线
特别不允许信号导线与动力线平行敷设，从根源上
消除磁场耦合干扰。
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7.2.2 共模干扰及其抑制技术
7.2.2.1 共模干扰 • 共模干扰又称为同相干扰或纵向干扰。 • 共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地
7.1.1.1 外部干扰 外部干扰主要来自自然界的干扰以及各种电气设备运行产生的干扰。 1.自然干扰 各种自然现象,如闪电、雷击、宇宙射线、环境（温度、湿度等）变化均可产生自然干扰。 2.各种电气设备运行产生干扰 各种电气设备运行产生的干扰是电磁干扰。
7.1.1.2 内部干扰 内部干扰主要是指测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。
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7.1.3 仪表内部的干扰
• 仪表内部的所有电子元件都存在固有噪声。最重要的固有噪声有热噪声、散粒噪声和接触噪声。当噪声电 压使电路和不能正常工作时，该噪声电压称为干扰电压。 1. 热噪声（电阻噪声） 任何电阻即使不与电源相接，在它的两端也有一定的电压。 2. 散粒噪声 在半导体元件内，散粒噪声是通过晶体管某区的载流子的随机扩散以及电于一空穴对随机 产生和复合而形成的。 3. 接触噪声 接触噪声是由于两种材料之间的不完全接触，从而形成 电导率的起伏而产生的。
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静电耦合（电容性耦合）
• 由于两个电路之间存在着分布电容，当其中一个电路的电位发生变化时，该电路的电荷会通过分布电容传 送到另一个电路，称为静电耦合，其示意图见图7-1。
图7-1静电耦合示意图
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磁场耦合（互感性耦合）
• 当两个电路之间有互感存在时，一个电路中的电流产生变化会通过磁场耦合到另一个电路。例如，检测信 号线处于强磁场或通过大电流电网附近时，会产生磁场耦合而出现干扰信号。电气设备中变压器线圈的漏 磁是一种常见的磁场干扰。磁场耦合见图7-2。
c) 低频磁屏蔽 导电性良好的金 属箔对低频磁场干扰的抑制 效果很差。
d) 驱动静电屏蔽
图7-7 静电屏蔽原理
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3. 滤波技术 在工程测量中，串模干扰主要是50Hz的工频干扰。常用的R-C无 源滤波器的内阻较大和有一定的损耗，因此并不适用。
4. 对消方法 利用双积分式A/D转换器，因为它是对输入信号的平均值 而
• 为了有效地抑制和排除干扰，必须清楚地了解干扰的来源及其传输的途径，以便 采取有效的措施加以防护。
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7.1 干扰源与干扰耦合方式
• 所谓干扰，就是指影响测量结果或作用于控制系统的各种无用信号。 • 产生干扰信号的干扰源一般可分为外部干扰和内部干两种。
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7.1.1 干扰的来源
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7.2.1 串模干扰及其抑制技术
7.2.1.1 串模干扰 串模干扰又称为差模干扰、常态干扰、模向干扰，它是叠加在有用信号之上的一种干扰。这种叠加
可以是电压叠加，也可以是电流叠加，见图7-5。
图7-5 串模干扰的作用方式
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7.2.1.2 串模干扰的抑制
由于串模干扰叠加在被测信号之上，它一旦产生，其有害作用往往不大 容易消除。因此，首先应防止它的产生。
1. 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰 多级放大器或多个单元测量电路共用一个电源时，会产生共阻抗干扰。 2. 通过公共地线的共阻抗耦合干扰 在测量电路中，各单元电路都有各自的地线，如果这些地线不是一点
接地，各级电流流经公共地线时，在地线电阻上产生电压降，该电压就成为其它单元电路的干扰电压。 解决的办法是采用一点接地，即将每一单元电路接地点汇成一点，然后再将各接地点接到公共地线上去。
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7.2 干扰抑制技术
• 工程测量中，可能会碰到各种各样的干扰，根据干扰在测量电路输入端的作用方式及其与信号电压的关系， 可以将干扰信号分为差模干扰和共模干扰两种，见图7-4。
• 图中， Un为串模干扰，它是叠加在被测信号电压Us上的干扰。Uc为共模干扰，它是加在仪表任一输入端 与地之间的干扰。
第7章 抗干扰技术
• 抗干扰技术在电子测量及自动控制系统中是一个不容忽视的重要问题。因为干扰 不仅会影响测量精度，严重时甚至会使仪表无法正常工作；在自动控制系统中， 干扰轻则影响控制精度,降低产品质量,重则使系统控制失灵,损坏设备造成事故, 因此,采用适当的抗干扰措施,消除或削弱各种干扰就显得非常必要。
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图7-2 磁场耦合示意图
漏电流耦合
• 由于测量电路内部的元件支架、接线柱、印制电路板或外壳绝缘不良而存在漏电阻产生漏电流引起的干扰， 称漏是电流耦合，见图7-3a。
图7-3 漏电流耦合示意图
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 共阻抗耦合
• 共阻抗耦合干扰的产生是由于两个以上的电路有共阻抗。当一个电路中的电流流经共阻抗生产电压降时， 就成为其它电路的干扰电压，其大小与阻抗的阻值及干扰源的电流大小成正比。
2. 屏蔽技术 屏蔽技术是抑制电场、磁场耦合干扰的重要措施。根据干扰源的不 同可采用不同的屏蔽措施。
a) 静电屏蔽 为防止静电耦合干 扰，可用一层金属网将信号 导线包围起来, 这层金属网即 屏蔽层, 见图7-7。
b) 高频磁屏蔽 高频磁屏蔽是利 用导电性良好的金属箔将被 屏蔽的电路包围起来，其作 用是抑制高频电磁场的干扰。
1. 信号导线扭绞
由于把信号导线扭绞在一起能使信号回路所包围的面 积大为减少，而且使两根信号导线到干扰源的距离大致相 等。分布电容也能大致相同， 所以能使由磁场和静电耦合进 入信号回路的串模干扰大为减小。 若把双绞信号导线屏蔽起来并将 屏蔽层接地, 将起到更好的抑制 串模干扰的效果， 见图7-6。
图7-6 信号线绞接、屏蔽和接地
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7.1.2 干扰的耦合方式
• 各种干扰源所产生的干扰，必然要经过各种耦合通道进入测量电路而影响测量结果。换句话说，就是形成 干扰影响必须具备三个要素：干扰源、干扰的耦合通道、被干扰对象。因此研究和分析干扰的传输途径， 对于抑制和消除干扰的重要的，而切断干扰传输的途径是抑制、削弱干扰的重要手段之一。
不是瞬时值进行A/D转换的，只要采样时间T1是工频周期的整数倍，从理论上
来说对工频干扰具有无穷的抑制能力。
5.
注
意
信
号
导
线
远
U
离
动x
力
线
特别不允许信号导线与动力线平行敷设，从根源上
消除磁场耦合干扰。
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7.2.2 共模干扰及其抑制技术
7.2.2.1 共模干扰 • 共模干扰又称为同相干扰或纵向干扰。 • 共模干扰是相对于公共的电位基准地（接地
7.1.1.1 外部干扰 外部干扰主要来自自然界的干扰以及各种电气设备运行产生的干扰。 1.自然干扰 各种自然现象,如闪电、雷击、宇宙射线、环境（温度、湿度等）变化均可产生自然干扰。 2.各种电气设备运行产生干扰 各种电气设备运行产生的干扰是电磁干扰。
7.1.1.2 内部干扰 内部干扰主要是指测量电路内部各种元器件的噪声所引起的干扰。
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7.1.3 仪表内部的干扰
• 仪表内部的所有电子元件都存在固有噪声。最重要的固有噪声有热噪声、散粒噪声和接触噪声。当噪声电 压使电路和不能正常工作时，该噪声电压称为干扰电压。 1. 热噪声（电阻噪声） 任何电阻即使不与电源相接，在它的两端也有一定的电压。 2. 散粒噪声 在半导体元件内，散粒噪声是通过晶体管某区的载流子的随机扩散以及电于一空穴对随机 产生和复合而形成的。 3. 接触噪声 接触噪声是由于两种材料之间的不完全接触，从而形成 电导率的起伏而产生的。
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静电耦合（电容性耦合）
• 由于两个电路之间存在着分布电容，当其中一个电路的电位发生变化时，该电路的电荷会通过分布电容传 送到另一个电路，称为静电耦合，其示意图见图7-1。
图7-1静电耦合示意图
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磁场耦合（互感性耦合）
• 当两个电路之间有互感存在时，一个电路中的电流产生变化会通过磁场耦合到另一个电路。例如，检测信 号线处于强磁场或通过大电流电网附近时，会产生磁场耦合而出现干扰信号。电气设备中变压器线圈的漏 磁是一种常见的磁场干扰。磁场耦合见图7-2。
c) 低频磁屏蔽 导电性良好的金 属箔对低频磁场干扰的抑制 效果很差。
d) 驱动静电屏蔽
图7-7 静电屏蔽原理
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3. 滤波技术 在工程测量中，串模干扰主要是50Hz的工频干扰。常用的R-C无 源滤波器的内阻较大和有一定的损耗，因此并不适用。
4. 对消方法 利用双积分式A/D转换器，因为它是对输入信号的平均值 而
• 为了有效地抑制和排除干扰，必须清楚地了解干扰的来源及其传输的途径，以便 采取有效的措施加以防护。
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7.1 干扰源与干扰耦合方式
• 所谓干扰，就是指影响测量结果或作用于控制系统的各种无用信号。 • 产生干扰信号的干扰源一般可分为外部干扰和内部干两种。
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7.1.1 干扰的来源
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7.2.1 串模干扰及其抑制技术
7.2.1.1 串模干扰 串模干扰又称为差模干扰、常态干扰、模向干扰，它是叠加在有用信号之上的一种干扰。这种叠加
可以是电压叠加，也可以是电流叠加，见图7-5。
图7-5 串模干扰的作用方式
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7.2.1.2 串模干扰的抑制
由于串模干扰叠加在被测信号之上，它一旦产生，其有害作用往往不大 容易消除。因此，首先应防止它的产生。
1. 通过电源内阻的共阻抗耦合干扰 多级放大器或多个单元测量电路共用一个电源时，会产生共阻抗干扰。 2. 通过公共地线的共阻抗耦合干扰 在测量电路中，各单元电路都有各自的地线，如果这些地线不是一点
接地，各级电流流经公共地线时，在地线电阻上产生电压降，该电压就成为其它单元电路的干扰电压。 解决的办法是采用一点接地，即将每一单元电路接地点汇成一点，然后再将各接地点接到公共地线上去。
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7.2 干扰抑制技术
• 工程测量中，可能会碰到各种各样的干扰，根据干扰在测量电路输入端的作用方式及其与信号电压的关系， 可以将干扰信号分为差模干扰和共模干扰两种，见图7-4。
• 图中， Un为串模干扰，它是叠加在被测信号电压Us上的干扰。Uc为共模干扰，它是加在仪表任一输入端 与地之间的干扰。
第7章 抗干扰技术
• 抗干扰技术在电子测量及自动控制系统中是一个不容忽视的重要问题。因为干扰 不仅会影响测量精度，严重时甚至会使仪表无法正常工作；在自动控制系统中， 干扰轻则影响控制精度,降低产品质量,重则使系统控制失灵,损坏设备造成事故, 因此,采用适当的抗干扰措施,消除或削弱各种干扰就显得非常必要。
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图7-2 磁场耦合示意图
漏电流耦合
• 由于测量电路内部的元件支架、接线柱、印制电路板或外壳绝缘不良而存在漏电阻产生漏电流引起的干扰， 称漏是电流耦合，见图7-3a。
图7-3 漏电流耦合示意图
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 共阻抗耦合
• 共阻抗耦合干扰的产生是由于两个以上的电路有共阻抗。当一个电路中的电流流经共阻抗生产电压降时， 就成为其它电路的干扰电压，其大小与阻抗的阻值及干扰源的电流大小成正比。