信號(hào)的干擾及其抑制

1、報(bào)告人：報(bào)告人：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、干擾對(duì)測(cè)試裝置的影響一、干擾對(duì)測(cè)試裝置的影響 各種測(cè)試裝置普遍存在著干擾，嚴(yán)重的干擾各種測(cè)試裝置普遍存在著干擾，嚴(yán)重的干擾甚至?xí)箿y(cè)試系統(tǒng)不能正常工作。甚至?xí)箿y(cè)試系統(tǒng)不能正常工作。 信號(hào)的干擾及其抑制信號(hào)的干擾及其抑制 二、二、干擾的形成干擾的形成信號(hào)的干擾及其抑制信號(hào)的干擾及其抑制 干擾源干擾源干擾通道干擾通道受感器受感器信號(hào)信號(hào)三、研究干擾問(wèn)題的方法和步驟三、研究干擾問(wèn)題的方法和步驟 弄清噪聲源弄清噪聲源 弄清對(duì)干擾敏感的電路弄清對(duì)干擾敏感的電路 了解噪聲是如何傳輸和通過(guò)什么途徑了解噪聲是如何傳輸和通過(guò)什么途徑 傳輸?shù)膫鬏數(shù)摹?第二

2、節(jié)第二節(jié) 干擾源干擾源 一、干擾的分類(lèi)一、干擾的分類(lèi) 按照干擾形成的原因分：按照干擾形成的原因分： 自然干擾自然干擾人為干擾人為干擾按照干擾源的位置來(lái)分：按照干擾源的位置來(lái)分： 外部干擾外部干擾內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾按照干擾原理分：按照干擾原理分： 有電場(chǎng)干擾有電場(chǎng)干擾磁場(chǎng)干擾磁場(chǎng)干擾電磁場(chǎng)干擾電磁場(chǎng)干擾按照干擾的波形特征分：按照干擾的波形特征分： 正弦型、脈沖型干擾正弦型、脈沖型干擾 穩(wěn)態(tài)型、瞬態(tài)型干擾穩(wěn)態(tài)型、瞬態(tài)型干擾 周期型、非周期型干擾周期型、非周期型干擾按照干擾的頻譜分：按照干擾的頻譜分： 有低頻、高頻干擾有低頻、高頻干擾 窄帶、寬帶干擾窄帶、寬帶干擾 二、外部干擾二、外部干擾 1.自然干

3、擾自然干擾 大氣層發(fā)生的自然現(xiàn)象所引起的干擾以及來(lái)大氣層發(fā)生的自然現(xiàn)象所引起的干擾以及來(lái)自宇宙的電磁輻射干擾。自宇宙的電磁輻射干擾。 2.電氣設(shè)備干擾電氣設(shè)備干擾（對(duì)測(cè)試裝置正常工作的影響較為嚴(yán)重） 電氣設(shè)備所產(chǎn)生的干擾：放電干擾、工頻電氣設(shè)備所產(chǎn)生的干擾：放電干擾、工頻干擾、開(kāi)關(guān)干擾及射頻干擾等。干擾、開(kāi)關(guān)干擾及射頻干擾等。 電暈放電電暈放電(如高壓輸電線如高壓輸電線); 輝光放電輝光放電(如熒光燈、霓紅燈、閘流管如熒光燈、霓紅燈、閘流管); 弧光放電弧光放電(如電焊如電焊); 火花放電火花放電(如點(diǎn)火系統(tǒng)、電火花加工如點(diǎn)火系統(tǒng)、電火花加工)。(1)(1)放電干擾放電干擾 (2)(2)工頻干

4、擾工頻干擾 供電設(shè)備和輸電線造成工頻干擾。供電設(shè)備和輸電線造成工頻干擾。 (3)(3)射頻干擾射頻干擾 無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)通過(guò)天線發(fā)射強(qiáng)無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)通過(guò)天線發(fā)射強(qiáng)烈的電波，高頻加熱電器也會(huì)產(chǎn)生射頻輻射。烈的電波，高頻加熱電器也會(huì)產(chǎn)生射頻輻射。 三、內(nèi)部干擾三、內(nèi)部干擾 內(nèi)部干擾：設(shè)備內(nèi)部由于設(shè)計(jì)不良或某些器件工內(nèi)部干擾：設(shè)備內(nèi)部由于設(shè)計(jì)不良或某些器件工作所形成的干擾。作所形成的干擾。 內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾長(zhǎng)期干擾：溫差電勢(shì)、熱噪音、長(zhǎng)期干擾：溫差電勢(shì)、熱噪音、信號(hào)耦合、工頻紋波等。信號(hào)耦合、工頻紋波等。 瞬時(shí)干擾：轉(zhuǎn)接過(guò)程、微音干瞬時(shí)干擾：轉(zhuǎn)接過(guò)程、微音干擾、壓電效應(yīng)等。擾、壓電效應(yīng)

5、等。 第三節(jié)第三節(jié) 干擾耦合干擾耦合 一、電阻耦合 公共電源線和公共電源線和地線所存在的電地線所存在的電阻，在電路間形阻，在電路間形成干擾。成干擾。 導(dǎo)線存在電壓降，使各電路實(shí)際供電電壓導(dǎo)線存在電壓降，使各電路實(shí)際供電電壓以及接地電壓都受到其它電路電流的影響。以及接地電壓都受到其它電路電流的影響。 模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的公共接地線電阻產(chǎn)生干擾公共接地線電阻產(chǎn)生干擾 模i數(shù)icmR模數(shù)ii 即使即使Rcm很小，數(shù)字電流也會(huì)在其兩端形成很小，數(shù)字電流也會(huì)在其兩端形成較高電壓，使模擬系統(tǒng)的接地電壓不等于零。較高電壓，使模擬系統(tǒng)的接地電壓不等于零。 消除電阻耦合的方法：消除電阻耦合的

6、方法： 采用單點(diǎn)供電與采用單點(diǎn)供電與單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地。但在相當(dāng)多的。但在相當(dāng)多的電路中難免使用公共電源線和地線，此時(shí)應(yīng)盡電路中難免使用公共電源線和地線，此時(shí)應(yīng)盡量將量將公共線縮短、加粗公共線縮短、加粗。 二、容性（電場(chǎng)）耦合二、容性（電場(chǎng)）耦合（干擾源為電壓形式）（干擾源為電壓形式） 干擾源干擾源電路電路 耦合電容耦合電容gsssVCZjCZjV1由等效電路可得：由等效電路可得： 一般一般jCZs1，忽略分母中忽略分母中jCZs并取模，得：并取模，得： gssVCZV由上式可得以下結(jié)論：由上式可得以下結(jié)論：頻率越高，干擾越大。頻率越高，干擾越大。干擾電壓干擾電壓Vs正比電路的輸入阻抗正比電路的

7、輸入阻抗Zs。 與耦合電容與耦合電容C成正比。成正比。 減小電容耦合的方法：通常減小電容耦合的方法：通常及及Zs由設(shè)備的性由設(shè)備的性能指標(biāo)所確定，因此能指標(biāo)所確定，因此減小耦合電容減小耦合電容C是抑制干擾是抑制干擾的必要措施。的必要措施。 三、三、 感性（磁場(chǎng)）耦合感性（磁場(chǎng)）耦合 兩個(gè)電路之間存在互感時(shí)，當(dāng)干擾源是以電兩個(gè)電路之間存在互感時(shí)，當(dāng)干擾源是以電源形式出現(xiàn)時(shí)，此電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)互感耦源形式出現(xiàn)時(shí)，此電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)互感耦合對(duì)鄰近信號(hào)形成干擾。合對(duì)鄰近信號(hào)形成干擾。 由互感耦合在導(dǎo)由互感耦合在導(dǎo)線線2上形成的感應(yīng)上形成的感應(yīng)電壓為電壓為:干擾源干擾源耦合電感耦合電感12IMj

8、V由上式可得以下結(jié)論：由上式可得以下結(jié)論：互感耦合干擾電壓與干擾源的頻率成正比?；ジ旭詈细蓴_電壓與干擾源的頻率成正比。感應(yīng)電壓與互感量成正比。感應(yīng)電壓與互感量成正比。12IMjV減小電感耦合的方法：減少互感量是抑制磁場(chǎng)耦減小電感耦合的方法：減少互感量是抑制磁場(chǎng)耦合干擾的關(guān)鍵?；ジ辛颗c導(dǎo)線的尺寸、形狀、距合干擾的關(guān)鍵?；ジ辛颗c導(dǎo)線的尺寸、形狀、距離有關(guān)，在直流測(cè)量裝置中離有關(guān)，在直流測(cè)量裝置中,布線時(shí)應(yīng)使直流控布線時(shí)應(yīng)使直流控制線與交流動(dòng)力線處于垂直方向。制線與交流動(dòng)力線處于垂直方向。 第四節(jié)第四節(jié) 干擾抑制技術(shù)干擾抑制技術(shù) 針對(duì)三要素采取措施：針對(duì)三要素采取措施：消除或抑制噪聲源；消除或抑制噪

9、聲源；阻截干擾傳遞途徑；阻截干擾傳遞途徑；削弱接收電路對(duì)噪聲干擾的敏感性削弱接收電路對(duì)噪聲干擾的敏感性. 一、屏蔽技術(shù)一、屏蔽技術(shù) 電磁屏蔽：用導(dǎo)電體或?qū)Т朋w做成外殼，將干擾電磁屏蔽：用導(dǎo)電體或?qū)Т朋w做成外殼，將干擾源或信號(hào)電路罩起來(lái)，使電磁場(chǎng)的耦合受到很大源或信號(hào)電路罩起來(lái)，使電磁場(chǎng)的耦合受到很大的衰減。的衰減。 （1 1）電場(chǎng)屏蔽）電場(chǎng)屏蔽 用導(dǎo)電性能良好金屬作屏蔽盒，干擾源被屏蔽用導(dǎo)電性能良好金屬作屏蔽盒，干擾源被屏蔽起來(lái)，并將屏蔽罩接地。起來(lái)，并將屏蔽罩接地。如果屏蔽罩不接地，其如果屏蔽罩不接地，其耦合干擾更為嚴(yán)重。耦合干擾更為嚴(yán)重。 如果干擾源不屏蔽，而將信號(hào)電路屏蔽，所如果干擾源不

10、屏蔽，而將信號(hào)電路屏蔽，所得結(jié)果與上述屏蔽類(lèi)似。得結(jié)果與上述屏蔽類(lèi)似。 （2 2）磁場(chǎng)屏蔽）磁場(chǎng)屏蔽 磁場(chǎng)屏蔽是為了抑制磁場(chǎng)的耦合干擾。隨磁場(chǎng)屏蔽是為了抑制磁場(chǎng)的耦合干擾。隨著頻率的不同，其屏蔽原理和使用的屏蔽材料著頻率的不同，其屏蔽原理和使用的屏蔽材料也不同。也不同。 低頻磁場(chǎng)屏蔽低頻磁場(chǎng)屏蔽 用具有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料將干擾源屏蔽起用具有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料將干擾源屏蔽起來(lái)，使干擾源產(chǎn)生的磁通被引導(dǎo)至鐵磁材料中，來(lái)，使干擾源產(chǎn)生的磁通被引導(dǎo)至鐵磁材料中，而不與被干擾電路交連。而不與被干擾電路交連。注：屏蔽罩應(yīng)有足夠的厚度注：屏蔽罩應(yīng)有足夠的厚度高頻磁場(chǎng)屏蔽高頻磁場(chǎng)屏蔽 高頻磁場(chǎng)屏蔽是利用電磁感

11、應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽殼高頻磁場(chǎng)屏蔽是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到其目的。因體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到其目的。因此，希望屏蔽體上形成的渦流越大越好。此，希望屏蔽體上形成的渦流越大越好。 屏蔽材料采用良導(dǎo)體。由于高頻集膚效應(yīng)，屏蔽材料采用良導(dǎo)體。由于高頻集膚效應(yīng)，渦流僅在屏蔽盒表面薄層流通，渦流僅在屏蔽盒表面薄層流通，高頻屏蔽盒無(wú)高頻屏蔽盒無(wú)需做得很厚需做得很厚。對(duì)于屏蔽導(dǎo)線，通常采用多股線。對(duì)于屏蔽導(dǎo)線，通常采用多股線編織網(wǎng)，多股線在相同體積下有更大的表面積。編織網(wǎng)，多股線在相同體積下有更大的表面積。 高頻磁場(chǎng)屏蔽高頻磁場(chǎng)屏蔽 高頻磁場(chǎng)屏蔽是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽殼高頻

12、磁場(chǎng)屏蔽是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到其目的。因體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到其目的。因此，希望屏蔽體上形成的渦流越大越好。此，希望屏蔽體上形成的渦流越大越好。 屏蔽材料采用良導(dǎo)體。由于高頻集膚效應(yīng)，屏蔽材料采用良導(dǎo)體。由于高頻集膚效應(yīng)，渦流僅在屏蔽盒表面薄層流通，渦流僅在屏蔽盒表面薄層流通，高頻屏蔽盒無(wú)高頻屏蔽盒無(wú)需做得很厚需做得很厚。對(duì)于屏蔽導(dǎo)線，通常采用多股線。對(duì)于屏蔽導(dǎo)線，通常采用多股線編織網(wǎng)，多股線在相同體積下有更大的表面積。編織網(wǎng)，多股線在相同體積下有更大的表面積。 二、接地技術(shù)二、接地技術(shù)1安全接地安全接地 為了人身和設(shè)備的安全，電子設(shè)備的機(jī)殼、底為

13、了人身和設(shè)備的安全，電子設(shè)備的機(jī)殼、底座都應(yīng)接大地。座都應(yīng)接大地。2信號(hào)接地信號(hào)接地 信號(hào)接地是指各信號(hào)的公共參考電位線。以直信號(hào)接地是指各信號(hào)的公共參考電位線。以直流電源的正極線或負(fù)極線作為信號(hào)地線。流電源的正極線或負(fù)極線作為信號(hào)地線。信號(hào)接地的三種形式信號(hào)接地的三種形式 共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地 從抑制電阻耦合角度看，從抑制電阻耦合角度看，這種接地方式最不可取，尤這種接地方式最不可取，尤其是強(qiáng)電流電路對(duì)弱信號(hào)電其是強(qiáng)電流電路對(duì)弱信號(hào)電路干擾更為嚴(yán)重。采用這種路干擾更為嚴(yán)重。采用這種接地方式時(shí)，應(yīng)把弱信號(hào)電接地方式時(shí)，應(yīng)把弱信號(hào)電路放在接地點(diǎn)最近處。路放在接地點(diǎn)最近處。 獨(dú)立

14、地線并聯(lián)一點(diǎn)接地獨(dú)立地線并聯(lián)一點(diǎn)接地 可避免電阻耦合干擾，可避免電阻耦合干擾，最適用于低頻最適用于低頻 存在問(wèn)題：存在問(wèn)題：布線復(fù)雜，接地線長(zhǎng)而多，由于布線復(fù)雜，接地線長(zhǎng)而多，由于存在分布電感與分布電容，隨著頻率升高，存在分布電感與分布電容，隨著頻率升高，地線間的感性耦合、容性耦合越趨嚴(yán)重，并地線間的感性耦合、容性耦合越趨嚴(yán)重，并且長(zhǎng)線也會(huì)成為輻射干擾信號(hào)的天線，因此且長(zhǎng)線也會(huì)成為輻射干擾信號(hào)的天線，因此不適用于高頻。不適用于高頻。 多點(diǎn)接地方式多點(diǎn)接地方式 適用高頻段。在多點(diǎn)接地時(shí)，地線常用導(dǎo)電線連成網(wǎng)適用高頻段。在多點(diǎn)接地時(shí)，地線常用導(dǎo)電線連成網(wǎng)（或是一塊金屬網(wǎng)板），各電路單元分別以最短連線接（或是一塊金屬網(wǎng)板），各電路單元分別以最短連線接地，以降低接地阻抗。地，以降低接地阻抗。 3 3、電纜屏蔽層的接地、電纜屏蔽層的接地 當(dāng)放大器與傳感器距離較遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)傳輸當(dāng)放大器與傳感器距離較遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)傳輸線都要采用屏蔽導(dǎo)線，并且屏蔽層應(yīng)接地，以線都要采用屏蔽導(dǎo)線，并且屏蔽層應(yīng)接地，以防止外界干擾。防止外界干擾。 三隔離技術(shù)三隔離技術(shù) 1隔離變壓器隔離變壓器 采用隔離變壓器可以阻隔地環(huán)路電流。采用隔離變壓器可以阻