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抗干扰的特殊对策

时间:2024-10-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:因为噪声电平Uo已被Uz抵消,所以正半周时放大电路的输出信号已无噪声电平成分,仅和传感器的输出信号成正比,达到了自动消除噪声电平的目的。由于干扰信号表现形式不一,测量信号在性质上各异,因而需根据具体情况,选用不同的滤波器。①若串模干扰信号频率fn大于被测信号频率fs,选用低通滤波器。因低通滤波器常采用电感元件,所以常在较大的设备中采用。

以上介绍的几条抗干扰措施是工程中常用的方法。下面主要讨论电子装置抗干扰措施。

1.电源回路抗干扰措施

噪声通过电源线侵入时,因电流大,可能产生浪涌冲击干扰,并有可能在其他回路中产生感应噪声,其抗干扰措施如下:

电源变压器的一次和二次绕组间加静电屏蔽,屏蔽层和二次绕组的一端同时接地,到电源变压器的配线要短,并要独立配线;把电源的往复线用绞线做成最短的配线,用配线槽与其他控制回路的配线完全分开。

2.信号的输入输出回路抗干扰措施

在工业自动化装置中,从信号输入输出回路侵入的电涌噪声造成的故障最多,因此必须采取如下的措施:

在输入电路中不使用微分电路而使用积分电路,如图14-12(a)所示;图14-12(b)所示为传感器激励源的波形,显然其供电采取了脉动直流方式。

图14-12 使用积分电路抗干扰示意图

(a)电路示意图;(b)激励源波形图

正半周时,传感器输入端有激励源,相应地传感器有信号输出;负半周时,传感器输入端无激励源,因此传感器的输出信号为零。电子模拟开关K对应激励源的负半周接通,正半周断开,Uo是放大电路的输出信号。负半周时,传感器无输出信号,此时放大电路的输出Uo即为噪声电平。积分电路输出接到放大电路的Uz端。积分电路的设计思路如下:

负半周时,K接通,积分电路对噪声电平Uo进行积分,积分电路的输出信号反馈到放大电路的Uz端,使Uo逐步降低直至为零。当Uo降为零时,积分电路停止工作,此时的Uz将被记录下来并保持不变。正半周时,由于K断开,所以在负半周积分得到的Uz值仍将保持不变。因为噪声电平Uo已被Uz抵消,所以正半周时放大电路的输出信号已无噪声电平成分,仅和传感器的输出信号成正比,达到了自动消除噪声电平的目的。

3.合理选择滤波器

模拟滤波器主要用于滤去模拟干扰信号。由于干扰信号表现形式不一,测量信号在性质上各异,因而需根据具体情况,选用不同的滤波器。

①若串模干扰信号频率fn大于被测信号频率fs,选用低通滤波器。因低通滤波器常采用电感元件,所以常在较大的设备中采用。

②若串模干扰信号频率fn小于被测信号频率fs,选用高通滤波器。在电源进线中加接电容,可有效地滤去混入电源中的高频干扰。

③若串模干扰信号频率fn超出被测信号频谱范围,选用带通滤波器。

④若串模干扰信号频率fn与被测信号频率fs相当,可不使用模拟滤波器。

在控制装置的输入端加滤波电路,可使混杂在有用信号中的交流干扰信号大幅衰减。目前已生产出商用线路滤波器供选择使用,如图14-13所示。图中14-13(a)所示为T形滤波器,图14-13(b)所示为R形滤波器,图14-13(c)所示为∏形滤波器。合理选择滤波器可使噪声电压衰减数十分贝。

图14-13 商用线路滤波电器

(a)T形滤波器;(b)R形滤波器;(c)∏形滤波器

在由多块印制板组成的仪器和设备中,应在每块印制板的电源进线端加一大电解电容和小容量电容并联的滤波网络,这对于消除直流电源在箱内传输过程中所感应的干扰信号是有利的。小容量电容一般在4700p F~0.02μF。

在有放大器的电路中,放大器的第一级增加一个稳压滤波网络,可使干扰信号进一步衰减,同时改进一般放大器的设计方法,把供给放大器正端的电压同时也提供给负输入端,如图14-14所示。

在有雷击等浪涌冲击侵害的场合,在线路滤波器与电源间应接入压敏电阻及ZNR等浪涌吸收器,如图14-15所示。

图14-14 稳压滤波网络

图14-15 ZNR等浪涌吸收器

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