信号传输中的抗干扰技术

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1、第十章信号传输中的抗干扰技术作为生产第一线的工程技术人员，我们经常会遇到这样一些现象：采购来的测量仪表安装到机器上时，仪表数码管显示的数字有时会忽大忽小地乱跳，但有时又显得很正常；在实验室调试好的检测、控制系统，安装到车间里，时不时发生动作失常，数据失实；带计算机的仪表偶尔还发生“死机”现象，我们可能需要花费许多时间来寻找这些现象的原因。最后也许我们会发现，在其中作祟的是一些小小的疏忽：可能是一根地线忘了接，也可能是为了美观而将信号线与电源线捆扎在一起……也许我们发现只要在信号线输入端并联一只电容器，数据就不乱跳了；

2、也许当我们换上一个带滤波器的电源插座时，设备的动作就变得规矩了。可是这已经浪费了许多宝贵的时间、拖延了工程的进展。这一切都源自我们对车间或工作现场存在的各式各样的干扰预计不足，或不予重视，或不知道该采取什么措施来克服这些干扰。所以我们很有必要花一些时间来了解各种干扰的来源、学习从工程设计开始到方案实施整个过程中控制干扰的方法，掌握信号传输中的抗干扰技术。10.1干扰源及防护在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，称之为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。噪声对检测装置的影响必须与有用

3、信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(S／N)来表示，它是指信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率PN之比，或指有用信号电压US与噪声电压UN之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为dB(分贝)。这个单位最早出现在物理学科的声学领域，沿用到控制系统、检测系统等涉及信号分析的各领域。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。试图用增加放大倍数的方法来减少干扰是徒劳的。因为放大器不能区分有用信号和干扰信号，只能一起放大。一．机械干扰机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置中的元件发生振动

4、，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的影响。例如，若将检测仪表直接固定在剧烈振动的机器上或安装于汽车上时，可能引起焊点脱焊、已调整好的电位器滑动臂位置改变、电感线圈电感量变化等等；并可能使电缆接插件滑脱，开关、继电器、插头及各种紧固螺丝松动，印制电路板从插座中跳出等，造成接触不良或短路。在振动环境中，当零件的固有频率与振动频率一致时，还会引起共振。振动强烈时某些电子器件的引脚在长期交变力作用下，会引起疲劳断裂。对机械干扰，可选用专用减振弹簧一橡胶垫脚或吸振海绵垫来降低系统的谐振频率，吸收振动的能量，从而减小系统的

5、振幅，如图10-1所示。图10-l两种减振方法a)用减振弹簧一橡胶垫脚(可移动方式)；b)用橡胶或海绵垫吸收振动能量(永久固定方式)；c)减振等效机械图l一橡胶垫脚；2一减振弹簧；3一固定螺丝；4一吸振橡胶(海绵)垫；5一橡胶套管(起隔振作用)m一质量块；k一弹簧；r一阻尼器二．湿度及化学干扰当环境相对湿度大于65％时，物体表面就会附着一层厚度为0.01～0.1μm的水膜，当相对湿度进一步提高时，水膜的厚度将进一步增加，并渗入材料内部。不仅降低了绝缘强度，还会造成漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产

6、生原电池电化学干扰；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。在化工厂或化工车间的空气中难免含有某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体，沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象。在上述环境中工作的检测装置必须采取以下措施来加以保护：1)将变压器等易漏电或击穿的元器件用绝缘漆或环氧树脂浸渍，将整个印制电路板用防水硅胶密封(如洗衣机中那样)。2)对设备定期通电加热驱潮，或保持机箱内的微热状态。3)将易受潮的电子线路安装在不透气的机箱中，箱盖用橡胶圈密封。三．热干扰我们可以做如下实

7、验：将一只lMΩ电阻的两根引脚接到直流毫伏表输入端，再用电烙铁加热电阻的一根引脚，就会发现，即使将电烙铁移开，毫伏表仍有读数。如果该电阻处于放大器的输入端，则放大器的输出端就有较可观的输出电压。用电烙铁加热晶体管时也会发现类似的现象。热量，特别是温度波动以及不均匀温度场对检测装置的干扰主要体现在以下三个方面：1)各种电子元件均有一定的温度系数，温度升高，电路参数会随之改变一引起误差。2)接触热电势：由于电子元件多由不同金属构成，当它们相互连接组成电路时，如果各点温度不均匀就不可避免地产生热电势，它叠加在有用信号上必然

8、引起测量误差。3)元器件长期在高温下工作时。将降低使用寿命、降低耐压等级，甚至烧毁。克服热干扰的防护措施有：1)在设计检测电路时，尽量选用低温漂元件。2)在电路中考虑采取软、硬件温度补偿措施；3)尽量采用低功耗、低发热元件。电源变压器采用高效率、低空载电流系列。4)选用的元器件规格要有一定的余量。其成本并不与额定值成比例增加，但可靠性却大为提高