天大自动化学院绝缘技术课件4

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1、第四章抗干扰技术4.1电磁干扰耦合4.3检测系统的屏蔽技术4.4检测信号的滤波方法4.5检测系统的保护技术4.2检测系统的接地技术4.1电磁干扰耦合什么是电磁干扰？电磁干扰是指由于电磁环境引起的设备、传输通道或系统性能的下降。电磁干扰的频谱很宽，可以覆盖0-40GHz频率范围，电磁污染已和水源、大气受到的污染一样，正引起世界范围的关注。从测量的角度，干扰和信号是相对的。电磁干扰的危害造成测量仪器性能下降导致机电设备和控制装置误动作导致元器件烧毁或击穿电爆装置、易燃材料等触发或点燃能量型干扰信号型干扰电磁干扰强电磁干扰下的微弱信号检测高电压下测量设备的安全（运行电压高、故障冲击

2、电流大）信号传输距离长灵敏度与抗干扰能力之间的矛盾在线检测系统中抗干扰的重要性电磁干扰的基本要素干扰源耦合途径测量系统1、电磁干扰源电磁环境是各种电磁干扰源的总和。1、电磁干扰源1）主要瞬态干扰源（1）开关动作当开关动作时回路电流迅速变化，di/dt非常大，在带有电感线圈的开关设备中会产生幅值很高的电压脉冲。如电焊机、电动机启动过程和高压开关动作等。频率范围0.15-150MHz，通常由电源线传播。（2）整流装置与开关过程类似，整流过程将产生瞬态短路电流，干扰频率范围较宽。（3）点火装置机动车辆火花点火装置放电电流峰值约200A，放电时间常在s内，峰值电压高达10kV，所产

3、生干扰前沿极陡，在10-100MHz范围内是最强的瞬态干扰源之一。（4）高压输电线：主要为电晕放电。（5）照明装置荧光灯或弧光灯是基于放电原理发光的，工作时阳极和阴极之间会产生高频振荡，频率一般在几千赫兹左右。2、电磁干扰的耦合路径干扰源与测量设备间的耦合途径传导耦合辐射耦合1）传导耦合传导耦合是导体之间及元件之间的主要干扰耦合方式，分为共阻抗耦合、电感应耦合和磁感应耦合。传导耦合可以通过电源线、信号线、接地导体进行耦合。（1）电阻传导耦合（共阻抗耦合）通常干扰都是通过公共回路或公共阻抗，引入到测量回路中，当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗时，就出现共阻抗干扰耦合。可见，测

4、量回路中干扰电压是干扰源电压、公共阻抗和干扰耦合电阻的函数。所有独立电路的地通过串联连接，这对噪声来说是一种最不希望的共地系统。任一个电路电流的变化都会对其他电路产生影响。（2）电容性传导耦合（电感应耦合）干扰源与测量电路间通过分布电容产生的干扰耦合方式。干扰源电压U1，在导线2测量回路中产生的噪声电压Un（3）电感性传导耦合（磁感应耦合）干扰源与测量回路通过互感产生干扰耦合。干扰源电压U1在测量回路中产生噪声电压Un可采用电路上物理隔离的方法，减小穿过测量回路的磁通密度；可将导线紧贴地平面或采用双绞线，尽可能减小测量回路的等效面积；调整干扰源与测量回路的相对位置。降低感性耦

5、合干扰的方法2）辐射耦合由于现代无线通讯技术的广泛使用，以空间电磁辐射形式出现的干扰源越来越普遍。对于辐射耦合，分为近场辐射和远场辐射。为对实际情况有效简化，单极天线又称为高电压、小电流高阻抗源。3、电磁干扰的抑制方法电磁干扰主要抑制方式屏蔽抑制辐射干扰滤波抑制传导干扰最基本、最有效，也是最廉价保护抑制能量型干扰接地4.2检测系统的接地技术接地保护地信号地为雷电、静电等能量提供安全释放的通道。为模拟或数字信号提供稳定的电位基准点。地球相当于一个巨大的电容器，通常意义上可以认为大地是稳定的电位基准点。问题是对如飞机、火箭、人造卫星等飞行体，是无法真正与大地相联接的。理想地对于流

6、过的电流没有电阻，其结果是不管流过的电流有多大，在地线不同点之间没有电压降。在设计地线时，必须了解地电流的实际流动路径。信号地为电路提供参考等电位点为电流流回电源提供一条低阻抗路径常规接地系统悬浮接地单点接地多点接地混合接地1、悬浮接地悬浮地是指设备或单元地线在电气上与参考地相绝缘的情况。比较常见的悬浮接地是为了防止机箱上的干扰电流直接耦合到信号电路，将信号地与机箱有意地绝缘。设备悬浮地悬浮接地易产生静电积累和静电放电，在雷电或操作过电压下，在机箱和单元电路间产生飞弧，所以该接地方式不宜在电气设备在线监测系统中使用。单元悬浮地2、单点接地又称一点接地，要求电路每个独立单元只接

7、地一次，并接在同一参考点上。串联一点接地并联一点接地在信号频率小于1MHz以下时，单点接地是最理想的。但当频率升高时，由于接地阻抗较大，电路中会产生较大的共模电压。由于串联一点接地会在地回路中，出现共阻抗的情况。所以并联一点接地最常用和有效，这种接地方式，由于只有一个参考点，没有地回路存在，可以避免地线上各单元间的电流不会相互干扰。3、多点接地多点接地是指设备中的内部电路都以机壳为参考点，又由一个安全地将所有参考点连接在一起。多点接地方式适用于高频（>10MHz）和数字电路，只要接地引线长度小于干扰波长