計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)教學(xué)教案.ppt

《計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)教學(xué)教案.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)1、干擾的來源與傳播途徑。2、抗干擾措施。學(xué)習(xí)要點(diǎn)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的被控、被測(cè)變量分布在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，因而計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)是處于干擾頻繁的惡劣環(huán)境中，干擾是有用信號(hào)以外的噪聲，這些干擾會(huì)影響系統(tǒng)的測(cè)控精度，降低系統(tǒng)的可靠性，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行混亂，造成生產(chǎn)事故。但干擾是客觀存在的，所以，人們必須研究干擾，以采取相應(yīng)的抗干擾措施。引言干擾的來源是多方面的，有時(shí)甚至是錯(cuò)綜復(fù)雜的。干擾有的來自外部，有的來自內(nèi)部。外部干擾由使用條件和外部環(huán)境因素決定。外部干擾環(huán)境如圖1所示，有天電干擾，如雷電或大氣電離作用以及其他氣象引起的干擾電波；天體干擾，如太陽(yáng)或其他星

2、球輻射的電磁波；電氣設(shè)備的干擾，如廣播電臺(tái)或通訊發(fā)射臺(tái)發(fā)出的電磁波，動(dòng)力機(jī)械、高頻爐、電焊機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生干擾；此外，熒光燈、開關(guān)、電流斷路器、過載繼電器、指示燈等具有瞬變過程的設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生較大的干擾；來自電源的工頻干擾也可視為外部干擾。1干擾的來源內(nèi)部干擾則是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、制造工藝所引入的。有分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸造成的波反射；多點(diǎn)接地造成的電位差引入的干擾；裝置及設(shè)備中各種寄生振蕩引入的干擾以及熱噪聲、閃爍噪聲、尖峰噪聲等引入的干擾；甚至元器件產(chǎn)生的噪聲等。干擾的傳播途徑干擾傳播的途徑主要有三種：靜電耦合，磁場(chǎng)耦合，公共阻抗耦合。1．靜

3、電耦合靜電耦合是電場(chǎng)通過電容耦合途徑竄入其它線路的。兩根并排的導(dǎo)線之間會(huì)構(gòu)成分布電容，如印制線路板上印制線路之間、變壓器繞線之間都會(huì)構(gòu)成分布電容。2干擾的傳播途徑Cl2是兩個(gè)導(dǎo)線之間的分布電容，C1g、C2g是導(dǎo)線對(duì)地的電容，R是導(dǎo)線2對(duì)地電阻。如果導(dǎo)線1上有信號(hào)U1存在，那么它就會(huì)成為導(dǎo)線2的干擾源，在導(dǎo)線2上產(chǎn)生干擾電壓Un。顯然，干擾電壓Un與干擾源U1、分布電容Cl2、C2g的大小有關(guān)?？臻g的磁場(chǎng)耦合是通過導(dǎo)體間的互感耦合進(jìn)來的。在任何載流導(dǎo)體周圍空間中都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而交變磁場(chǎng)則對(duì)其周圍閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。如設(shè)備內(nèi)部的線圈或變壓器的漏磁會(huì)引起干擾，還有普通的兩根導(dǎo)線

4、平行架設(shè)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾2．磁場(chǎng)耦合如果導(dǎo)線1為承載著10kVA、220V的交流輸電線，導(dǎo)線2為與之相距1米并平行走線10米的信號(hào)線，兩線之間的互感M會(huì)使信號(hào)線上感應(yīng)到的干擾電壓Un高達(dá)幾十毫伏。如果導(dǎo)線2是連接熱電偶的信號(hào)線，那么這幾十毫伏的干擾噪聲足以淹沒熱電偶傳感器的有用信號(hào)。公共阻抗耦合發(fā)生在兩個(gè)電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會(huì)影響到另一個(gè)電路，從而產(chǎn)生干擾噪聲的影響。3．公共阻抗耦合在一塊印制電路板上，運(yùn)算放大器A1和A2是兩個(gè)獨(dú)立的回路，但都接入一個(gè)公共電源，電源回流線的等效電阻R1、R2是兩個(gè)回路的公共阻抗。當(dāng)回路電流i1變化時(shí)，在

5、R1和R2上產(chǎn)生的電壓降變化就會(huì)影響到另一個(gè)回路電流i2。反之，也如此。3抗干擾措施引言（1）串模干擾的抑制（2）共模干擾的抑制（3）長(zhǎng)線傳輸干擾的抑制（4）信號(hào)線的選擇與敷設(shè)（5）電源系統(tǒng)的抗干擾（6）接地系統(tǒng)的抗干擾引言了解了干擾的來源與傳播途徑，我們就可以采取相應(yīng)的抗干擾措施。在抗干擾措施中，除了按照干擾的三種主要作用方式——串模、共模及長(zhǎng)線傳輸干擾來分別考慮外，還要從布線、電源、接地等方面考慮。串模干擾是指迭加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲，即干擾源串聯(lián)在信號(hào)源回路中。其表現(xiàn)形式與產(chǎn)生原因如圖所示。圖中Us為信號(hào)源，Un為串模干擾電壓，鄰近導(dǎo)線(干擾線)有交變電流Ia流過，由

6、Ia產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)就會(huì)通過分布電容C1和C2的耦合，引至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入端。（1）串模干擾的抑制對(duì)串模干擾的抑制較為困難，因?yàn)楦蓴_Un直接與信號(hào)Us串聯(lián)。目前常采用雙絞線與濾波器兩種措施。I．雙絞線做信號(hào)引線雙絞線是由兩根互相絕緣的導(dǎo)線扭絞纏繞組成，為了增強(qiáng)抗干擾能力，可在雙絞線的外面加金屬編織物或護(hù)套形成屏蔽雙絞線，圖8給出了帶有屏蔽護(hù)套的多股雙絞線實(shí)物圖。采用雙絞線作信號(hào)線的目的，就是因?yàn)橥饨珉姶艌?chǎng)會(huì)在雙絞線相鄰的小環(huán)路上形成相反方向的感應(yīng)電勢(shì)，從而互相抵消減弱干擾作用。雙絞線相鄰的扭絞處之間為雙絞線的節(jié)距，雙絞線不同節(jié)距會(huì)對(duì)串模干擾起到不同的的抑制效果節(jié)距(mm

7、)干擾衰減比屏蔽效果10014.1237571.13750112.14125141.143平行線1.10雙絞線可用來傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接應(yīng)用場(chǎng)合，傳輸距離為幾公里，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)2Mbps。II．引入濾波電路采用硬件濾波器抑制串模干擾是一種常用的方法。根據(jù)串模干擾頻率與被測(cè)信號(hào)頻率的分布特性，可以選用具有低通、高通、帶通等濾波器。其中，如果干擾頻率比被測(cè)信號(hào)頻率高，則選用低通濾波器；如果干擾頻率比被測(cè)信號(hào)頻率低，則選用高通濾波器；如果干擾頻率落在被測(cè)信號(hào)頻率的兩側(cè)時(shí)，則需用