2019年 数据采集与处理技术1012章 ppt课件.ppt

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1、第10章数据采集系统的抗干扰技术一、从干扰的来源划分内部干扰－－指系统内部电子电路的各种干扰。外部干扰－－指由外界窜入到系统的各种干扰。二、按干扰出现的规律划分固定干扰－－指系统附近固定的电气设备运行时发出的干扰。半固定干扰－－指某些偶然使用的电气设备（如行车、电钻）引起的干扰。随机干扰－－属于偶发性的干扰。如闪电、供电系统继电保护的动作等干扰。§10.1数据采集系统中常见的干扰三、从干扰产生和传播的方式划分1、静电干扰静电干扰实际是电场通过电容耦合的干扰。从电路理论可知，电流流经一导体时，导体产生电场

2、，这个电场可交连到附近的导体中，使它们感生出电位，这个电位就是干扰电压。从交流电路传输来看，干扰起因于导体与导线之间、元件之间的寄生电容。外部噪声源与导体之间的寄生电容耦合到电路，造成对电路的干扰。数据采集电路外部噪声源2、磁场耦合干扰磁场耦合干扰是一种感应干扰。在连接信号源的传输线经过的空间总存在着交变电磁场。在诸如动力线、变压器、电动机、继电器、电风扇等附近，都会有这种磁场。这些交变的磁场穿过传输线形成的回路，将在传输线上或闭合导线上感应出交流干扰电压。3、电磁辐射干扰在工厂内，各种大功率高频、中频

3、发生装置以及各种电火花机床，都将产生高频电磁波向周围空间辐射，形成电磁辐射干扰源。辐射能量是以与通信接收机接收无线电频率能量相同的方法耦合到电路中而产生干扰。数据采集电路~磁场感应电流4、电导通路耦合干扰电导通路是指构成电回路的通路。电导通路耦合干扰是由各单元回路之间的公共阻抗干扰。由于接地电位不同而造成的干扰为这类干扰的主要表现形式。在数据采集系统中，“地”有两种含义：一是指大地，它是系统中各个设备的自然参考电位，二是指一个设备内部电源的参考电位。如果一个仪器的地线不与大地连接，则称为“浮地”，否则称

4、为接地。理想情况下，电路中不同接地点间电位差为零，即地阻抗为零。实际上大地的电位并不是恒定值，在不同的地之间存在着电位差，尤其在高压电力设备附近，大地的电位剃度可以达到每米几伏甚至几十伏。由于非零的公共阻抗将会给电路带来干扰，它主要发生在远距离信号传输中两端仪器接地的情况下。2B1AI5、漏电耦合干扰漏电耦合干扰是由于仪器内部的电路绝缘不良而出现的漏电流引起的电阻耦合产生的干扰，如图所示。在高输入阻抗器件组成的系统中，其阻抗与电路板绝缘电阻可以比拟，通过电路板产生漏电流，将形成干扰。~ABRmUiUm四

5、、从干扰输入信号的关系划分1、串模（差模）干扰把干扰信号与被测信号串联在一起。产生↗外部高压供电线交变电磁场通过寄生电容

6、耦合进传感器的一端；原因↘电源交变电磁场对传感器一端的漏电流耦合。2、共模干扰指在信号地和仪器地（大地）之间产生的干扰。A、B两端叠加的干扰电压相同。数据采集电路~~UsUNUsNUsN=Us+UN在对地阻抗呈理想对称的传感器和放大器输入电路中，共模干扰理论上并不会引起数采误差。∵差分放大器的两输入端A、B具有相同的幅值和电位。但实际上，由于数据传输回路、导线和放大器输入回路的电阻R

7、或电容C对地呈非对称性，共模干扰电压将通过接地回路中的接地干扰电压转换成干扰程度不同的差模电压。数据采集电路~~SNA信号地仪器地B共模干扰产生原因：①数采系统附近有大功率的电气设备、电磁场以L/C形式耦合到传感器和传输导线中；②电源绝缘不良而引起漏电或三相动力电网负载不平衡致使零线有较大电流时，存在较大的地电流和地电位差。若系统有两点以上的接地点，则地电位差就会造成共模干扰；③电气设备的绝缘性能不良时，动力电源会通过R漏耦合到采集系统的信号回路，形成干扰；④在交流供电的仪器中，交流电会通过原副边绕组间

8、的寄生电容、整流滤波电路或信号电路与地间的寄生电容→→地构成回路，形成干扰。§10.2供电系统的抗干扰数据采集中的设备大多使用220V，50Hz的市电，由于我国电网的频率与电压波动较大，都会直接对数据采集系统产生干扰，因此必须对数据采集系统的供电采取一些抗干扰措施。1、采用隔离变压器一般说来，电网与数据采集系统分别有各自的地线，在应用中，如果直接把数据采集系统与电网相连，两者的地线之间存在地电位差，如图所示，由于地电位差的存在而形成环路电流，造成共模干扰。数据采集系统电源~电网因此数据采集系统必须与电网

9、隔离，通常采用隔离变压器进行隔离。考虑到高频噪声通过变压器不是靠初、次级线圈的互感耦合，而是靠初、次级间寄生电容耦合。因此隔离变压器的初级和次级之间均用屏蔽层隔离，以减少其寄生电容，提高抗共模干扰能力。数据采集系统与电网的隔离如图所示。数据采集系统的地接入标准地线后，由于采用了隔离变压器，使电网地线的干扰不能进入系统，从而保证数据采集系统可靠的工作。数据采集系统电源电网隔离变压器1、采用隔离变压器2、采用电源低通滤波器由于电网的干扰大部分是