Bill Englemann
問:當(dāng)我給一個工業(yè)系統(tǒng)裝備儀表時,最可能碰到那些問題呢?
答:根據(jù)ADI公司I/O子系統(tǒng)部(IOS)的客戶反映,有以下五種問題是最經(jīng)常遇到的:
1?接地環(huán)路
接地環(huán)路對儀表工程師和技術(shù)員來說是很棘手的測量問題,由此造成的故障既浪費(fèi)時間又難
查找。你知道下面這些故障現(xiàn)象嗎?
·盡管傳感器沒有發(fā)生變化,但儀表的讀數(shù)卻在緩慢漂移。
·當(dāng)其他設(shè)備接通時,儀表的讀數(shù)漂移。
·把一個檢定裝置接在儀器電纜的末端和直接接在儀器的輸入端兩種測量結(jié)果不同。
·有60Hz的正弦波疊加在直流測量輸入信號上。
·有一些難于解釋的測量設(shè)備故障問題。
上面這些問題題都可能是接地環(huán)路造成的。表面上看來是等電位的一些“地”,“公共點(diǎn)”
和“參考點(diǎn)”,實(shí)際上有電位差。當(dāng)他們構(gòu)成通路時,由于有電位差就會有電流流過通路,
這就是接地環(huán)路。上述問題都可以通過“隔離”來排除?!案綦x”是ADI公司信號調(diào)理系列
產(chǎn)品中的一個很關(guān)鍵的信號調(diào)理方法。
有時兩臺設(shè)備各自單獨(dú)接地就會造成接地點(diǎn)的電位差,從而引起電流流過信號線路。為何兩
臺設(shè)備都接地了,還會造成這種問題呢?因為與傳輸電能和信號的銅線相比,大地和金屬外
殼實(shí)際上都是電的不良導(dǎo)體。這種阻擋電流流動的內(nèi)部阻抗特性隨著季節(jié)和天氣而變化,并
使電流通過連接這兩臺設(shè)備任何導(dǎo)線。許多工廠和車間廠房的電位高達(dá)幾十甚至幾百伏,采
用“電隔離”適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)理措施可以消除接地環(huán)路,這樣在接入靈敏的測試系統(tǒng)之前就防
止?jié)撛诘倪^壓損壞,從而保護(hù)了設(shè)備。隔離提供了一個完整的浮置輸入和輸出端口,從現(xiàn)場輸入到輸出以及從現(xiàn)場輸入到電源之間都沒有電通路,因此就不會有電流通路,從而不會存在接地環(huán)路。
問:這是怎樣做到的?我們怎樣才能提供一條通路使信號從輸入流到輸出,卻不
構(gòu)成電流通路?
答:用磁隔離的方法。通過一個變壓器產(chǎn)生的信號,輸入與輸出信號之間不再是通過電路連
接而是通過磁路連接,因此可以消除電通路。我們用變壓器對低電平信號進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的
隔離已經(jīng)做得很完美。這種方法使用調(diào)制器和解調(diào)器來傳輸變壓器隔離介質(zhì)兩端的信號,并
且隔離電壓有效值高達(dá)2500V RMS
經(jīng)常會遇到的一種應(yīng)用問題是在高達(dá)幾百伏特的地電位情況下測量,例如熱電偶這種小信號
傳感器。這種地電位叫做“共模電壓”。一個高品質(zhì)的信號調(diào)理器能夠抑制由“共模電壓”
引起的誤差,同時仍準(zhǔn)確地放大信號的能力叫做“共模抑制(CMR)”。ADI公司的5B,6B和7B系列信號調(diào)理子系統(tǒng)具有足夠的共模抑制能力以減小共模電壓的影響,共模抑制比高達(dá)10
8∶1。
2?錯誤接線和過壓
想想看,當(dāng)一條電纜從一塊靈敏的數(shù)據(jù)采集板連到另一個機(jī)柜或廠房的其他地方時,是什么
情況?輸入和輸出接線端子混在幾百個接線端子中,這些接線端子連接各種大小和性質(zhì)不同
的信號:直流信號、交流信號、毫伏級信號、熱電偶、直流電源、交流電源、接近開關(guān)、繼
電器電路等。不難想象,即便一個訓(xùn)練有素的技術(shù)員或電工也有可能接錯線。當(dāng)系統(tǒng)需要修
改時,應(yīng)及時用紅筆修改接線圖,同類設(shè)備之間才能更換。有時電源發(fā)生故障,把過高的電
壓無意加在系統(tǒng)上。你怎樣才能保護(hù)你的測量系統(tǒng)呢?
答案是在每個模擬信號的引腳上都使用加強(qiáng)的信號調(diào)整。這個并不昂貴的保險措施可以防止
每個輸入和輸出信號線的錯接和過壓引起的問題。例如,:當(dāng)輸入電路用來測量毫伏級的熱
電偶信號時,使用5B系列的信號調(diào)理器可以提供240V的交流保護(hù)。也就是說,你可以在測量熱電偶的輸入線兩端并聯(lián)240V的交流電壓,而不會對設(shè)備造成損害。在系統(tǒng)一側(cè),使用信號調(diào)理器和現(xiàn)場I/O連接可以保護(hù)系統(tǒng)所有的測量與數(shù)據(jù)采集設(shè)備。
3?分辨率降低
分辨率是指模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)系統(tǒng)可以檢測和響應(yīng)的最小變化。例如,當(dāng)實(shí)際溫度連續(xù)增加時
,溫度的讀數(shù)從100℃跳到100?29℃,又跳到100?58℃,則分辨率(對應(yīng)最低有效位數(shù)值)
是0?29℃。如果你用一個測量范圍為0~1200℃、帶12位ADC的信號調(diào)理器,就能達(dá)到這個
分辨率。有兩種方法可以提高分辨率(使分辨率的值更小)來測量更微小的變化,即采用更高
分辨率的ADC或測量較小的測量范圍。例如,使用6B系列帶符號位的15位ADC,可以提供0~1
200℃測量范圍內(nèi)的0?037℃的分辨率,它是上述分辨率的1/8。另一方面,如果你知道多數(shù)時間溫度值是在100℃左右,那么你可以從ADI公司訂購一個定制測量范圍的熱電偶信號調(diào)理器。比如,定制一個溫度測量范圍為50~150℃、帶12位ADC的信號調(diào)理器,其分辨率為0?024,從而比測量范圍為0~1200℃時的分辨率大大提高。
4?多路信號不全具備相同的特性
這是對傳統(tǒng)測量方法的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)測量方法中,把4路、8路或16路輸入通道都用到相同類
型的信號接口。比如,你需要測量2路J型熱電偶、1路0~10V的信號、4路4~20mA的信號和
2路鉑熱電阻(RTD),你可以為每個通道買一個變送器,再把它們接到4~20mA的公共輸入板
上,也可以使用ADI公司的信號調(diào)理方案,即對各通道逐個配置信號調(diào)理模塊,但最后也集
中到一塊底板子系統(tǒng)上。這些底板子系統(tǒng)提供與輸入、輸出和現(xiàn)場設(shè)備的所有接線端子,以及與一個直流電源的簡單接線端子。這些子系統(tǒng)可提供以下輸出:0~5V,0~10V,4~20mA,RS?232/485等。各通道的輸入和輸出模塊對每個通道的偏置都是混合搭配兼容,并且為使用方便,可以熱插換(hot?swappable)。
5?電磁干擾
現(xiàn)代工廠和車間包含各種各樣的干擾源:發(fā)動機(jī)和電動機(jī)、熒光燈、收發(fā)兩用無線電設(shè)備
和發(fā)電
機(jī)等。每種干擾源都輻射出能被線路、電路板和測量模塊接受的電磁噪聲。即使采取最好的
屏蔽和接地措施,這些干擾也會在信號測量中以噪聲的形式表現(xiàn)出來。怎樣消除這些干擾呢
?只要在信號調(diào)理子系統(tǒng)中采用有效的噪聲抑制措施就能消除這些干擾。
選用共模和常模抑制能力強(qiáng)的信號調(diào)理子系統(tǒng)可以去除低頻噪聲。當(dāng)相對類似地的公共端測
量正輸入或負(fù)輸入信號時,在正輸入端和負(fù)輸入端都有共模噪聲。正輸入和負(fù)輸入共模噪聲之差為常模噪聲。在ADI公司的信號調(diào)理子系統(tǒng)中,典型的共模抑制指標(biāo)是160dB。這個對數(shù)比例關(guān)系測量結(jié)果意味著相對于信號來說共模電壓噪聲的影響以108∶1衰減。
在射頻段中的甚高頻噪聲由于整流的緣故會引起直流偏移。這就要求用其他的方式來消除噪
聲,包括注意線路排布和使用RFI濾波器(如鐵氧體)。我們要根據(jù)歐共體CE標(biāo)志要求公布的
關(guān)于電磁敏感性EN認(rèn)證要求進(jìn)行性能測試。很重要的典型應(yīng)用是在輸入線路和信號調(diào)理子系
統(tǒng)幾英尺之內(nèi)使用收發(fā)兩用無線電設(shè)備的情況。必須要具備無線信號發(fā)射時抑制測量誤差的
能力。合理的線路板布線和采用信號調(diào)理措施將確保在噪聲環(huán)境中達(dá)到最高精度。
結(jié)論
問:什么是合理的安裝和布線?
答:這里有幾點(diǎn)建議 。你也可以查閱“Design Tools”
和ADI公司出版的書——“Practica
l Analog Design Techniques”,可從ADI公司購買此書或在網(wǎng)上免費(fèi)查閱。
·應(yīng)避免在電磁噪聲源(如斷路器、變壓器、電動機(jī)、可控硅整流器驅(qū)動器、
焊接機(jī)、熒光燈控制器或繼電器)附近安裝敏感測量儀器或布置傳送低電平信號的線路。
·使用10~12絞/英尺的雙絞線來減少磁噪聲干擾。
·使用屏蔽電纜并將其屏蔽層只接到輸入端入端的電路公共端。
·不能將攜帶信號的線路與輸電線、繼電器引線及其它高壓或大電流電纜穿在同一根護(hù)套導(dǎo)
管中。
·在干擾很勵害的環(huán)境中,要將信號調(diào)理電路和測量設(shè)備放在接地并且封閉的屏蔽室中。
工業(yè)測量中的噪聲干擾問題
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- 噪聲(47029)
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2019-02-21 11:29:56
消除噪聲干擾的方法有哪些?
許多高速數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,如激光雷達(dá)或光纖測試等,都需要從嘈雜的環(huán)境中采集小的重復(fù)信號,因此對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計來說,最大的挑戰(zhàn)就是如何最大限度地減少噪聲的影響。利用信號平均技術(shù),可以讓您的測量測試系統(tǒng)獲取更加可靠的、更加有效的測試數(shù)據(jù)。
2019-10-25 06:41:47
源噪聲對高頻PCB設(shè)計干擾分析
(EMI)四個方面。電源噪聲的干擾,對高頻pcb設(shè)計影響甚遠(yuǎn)。電源噪聲:在高頻電路中,電源信號中含有的噪聲對高頻信號影響最大,一切電子信號的都是電平的高低起降來傳導(dǎo)的。如有次捷配電源被高噪聲所疊加
2018-09-13 14:59:30
電源噪聲干擾的相關(guān)資料下載
電源噪聲干擾 用白噪聲阻止干擾 (Block the Distractions with White Noise)If you're trying to work in a noisy
2021-12-30 06:51:53
電源的噪聲測量介紹
上次,我發(fā)表了關(guān)于“如何測試電源設(shè)計”三篇文章中的第一篇:電源測試,效率測量,主要介紹有關(guān)測試的基礎(chǔ)知識,包括必要設(shè)備以及如何準(zhǔn)備用于測試的電路等。此外,我還介紹了如何精確測量啟動時間、電流限值以及
2022-11-23 06:19:44
電磁干擾測量和判斷干擾發(fā)生源的的方法
電氣工程師的眼睛,使你能夠看到線路中電流和電壓的變化規(guī)律,從而掌握電路的工作狀態(tài)。但是示波器并不是電磁干擾測量與診斷的理想工具。這是因為A. 所有電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的電磁干擾極限值都是在頻域中定義的,而
2019-06-17 04:20:50
電磁干擾源對DCS系統(tǒng)有哪些干擾?
影響DCS控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源。 干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式
2011-11-21 17:01:13
示波器和其環(huán)境周圍的噪聲及減小干擾設(shè)置方法
抱怨為什么他新買的示波器總是有那么多的干擾,而他那臺老式的示波器反而波形很干凈,是新買的示波器壞了嗎?實(shí)際上,那是因為在示波器實(shí)際使用的過程中,周圍環(huán)境中的干擾是實(shí)實(shí)在在存在且無法避免的,低性能示波器
2020-11-03 17:42:54
示波器觸發(fā)測量捕捉干擾
、干擾信號測量 下圖是MI1062示波器基于觸發(fā)功能,記錄設(shè)備電源在啟動過程中的波形。發(fā)現(xiàn)主板電源在啟動過程中受到了嚴(yán)重的沖擊干擾,致使控制器外部引腳受到干擾,出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象,長期受到這樣的沖擊將會導(dǎo)致
2017-08-04 09:54:46
絕對管用!教你“避開”傳感器電路噪聲干擾
。它與半導(dǎo)體表面少數(shù)載流子的復(fù)合有關(guān),表現(xiàn)為發(fā)射極電流的起伏,其電流噪聲譜密度與頻率近似成反比,又稱 1/f 噪聲。它主要在低頻(kHz 以下)范圍起主要作用。電阻器的噪聲電阻的干擾來自于電阻中的電感
2020-03-17 07:00:00
對噪聲調(diào)頻干擾源的站間到達(dá)時差測量
該文針對無源系統(tǒng)中對噪聲調(diào)頻干擾源的到達(dá)時差測量,提出了對接收到的噪聲調(diào)頻干擾源信號進(jìn)行增量調(diào)制編碼,然后對增量調(diào)制編碼序列進(jìn)行抽取傳輸,利用抽取后序列采用相
2009-11-18 14:43:359
噪聲電壓的測量
噪聲電壓的測量 在電子測量中,習(xí)慣上把信號電壓以外的電壓統(tǒng)稱為噪聲。從這個意義上說,噪聲應(yīng)包括外界干擾和內(nèi)部噪聲
2006-10-07 09:16:064137
噪聲調(diào)相干擾信號的性能仿真
主要針對 噪聲干擾 中的噪聲調(diào)相干擾信號進(jìn)行研究, 通過分析噪聲調(diào)相干擾信號的性能及其對直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的影響, 建立了干擾系統(tǒng)和噪聲調(diào)相干擾信號的仿真模型。根據(jù)仿真
2011-06-13 17:17:2728
工業(yè)測量中的噪聲干擾問題
2011-10-19 20:44:2745
電源線的噪聲共模干擾和差模干擾優(yōu)化設(shè)計
電網(wǎng)中各種用電設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾沿著電源線傳播所造成的,電源線的噪聲分為兩大類:共模干擾和差模干擾
2017-11-09 08:33:5414634
放大電路中噪聲與干擾相關(guān)知識的介紹
本文詳細(xì)介紹并分析了放大電路中的噪聲與干擾。 三極管的噪聲 散粒噪聲 由于通過發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)的載流子數(shù)目,在各個瞬時都不相同,因而引起發(fā)射極電流或集電極電流有一個無規(guī)則的波動,產(chǎn)生散粒噪聲。 放大
2017-11-22 19:23:3125
針對恒流源系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲的干擾問題
Kalman-FOPID控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。將電流設(shè)定值x與實(shí)際值y的偏差e送入FOPID控制器中,輸出u在受系統(tǒng)噪聲q的干擾后驅(qū)動BUCK電路中MOS管通斷,使負(fù)載工作;對負(fù)載電流采樣
2018-08-11 09:10:138082
屏蔽電纜防止電磁噪聲干擾的方法有哪些
電磁噪聲通過輻射或傳導(dǎo),可能會嚴(yán)重干擾機(jī)電設(shè)備的正常工作,而對抗電磁噪聲干擾的一個有效方式就是使用屏蔽電纜。 屏蔽電纜是使用金屬網(wǎng)狀編織層把信號線包裹起來的傳輸線,通常通過兩種方式起到防止電磁噪聲
2020-06-11 15:40:394017
如何準(zhǔn)確測量輸出噪聲和紋波
準(zhǔn)確測量輸出噪聲和紋波需要對噪聲的高頻特性有基本的了解。通常,“噪聲”(通常測量)實(shí)際上是共模和差模噪聲的矢量和。 相對于機(jī)箱或接地,兩個輸出(即+ OUT和-OUT)都具有共模噪聲。在一個輸出
2021-05-08 16:38:474293
什么是電噪聲,減少電磁干擾的技術(shù)有哪些
電磁干擾(EMI),又稱“電噪聲”,是在各種電路中最常見的問題之一。任何帶有快速變化電流的電路都容易通過雜散電磁場產(chǎn)生電磁(EM)干擾。
2021-06-12 17:49:005881
如何使用示波器正確測量噪聲
此前,我已經(jīng)發(fā)表了有關(guān)如何測試電源設(shè)計的三篇文章中的前兩篇,即效率測量(第 1 篇)和噪聲測量(第 2 篇)。文章主要涵蓋各種噪聲源以及如何使用示波器正確測量噪聲。此外,我還討論了由線路及負(fù)載瞬態(tài)產(chǎn)生的輸出錯誤問題。
2022-01-28 09:03:005299
電源噪聲干擾_用白噪聲阻止干擾
電源噪聲干擾 用白噪聲阻止干擾 (Block the Distractions with White Noise)If you're trying to work in a noisy
2022-01-07 14:47:140
抑制傳感器噪聲干擾的兩種對策及其實(shí)例
在生活中,噪聲永遠(yuǎn)是我們最難以忍受的一種干擾。對于需要不斷接受信息幫助工業(yè)決策的傳感器來說,那些無用的信號正如同噪聲一般,對其數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。一旦傳感器無法正確傳輸數(shù)據(jù),就可能導(dǎo)致事故發(fā)生
2022-03-23 10:25:182863
噪聲系數(shù)測量技術(shù)原理 測量噪聲系統(tǒng)的三種儀器
作為噪聲系數(shù)測量解決方案的領(lǐng)先者,安捷倫提供當(dāng)今市場上用于測量噪聲系數(shù)的唯一的單臺儀表解決方案。
2022-09-16 09:54:151821
如何測量LDO產(chǎn)生的噪聲?
那么我們?nèi)绾?b class="flag-6" style="color: red">測量噪聲呢?如前所述,內(nèi)部噪聲是由輸入端有理想源的 LDO 產(chǎn)生的噪聲。在實(shí)際測量中,這個理想的源可能是電池,它比 LDO 穩(wěn)壓器具有更低的內(nèi)部噪聲。
2023-06-06 09:52:38830
共模干擾的測量與消除方法
有關(guān)共模干擾的定義,測量共模干擾的簡單方法,用高阻電壓表測量,或數(shù)字萬用表的交流電壓擋進(jìn)行測量,識別共模干擾以及消除共模干擾的方法等。
2023-06-08 09:32:111183
工業(yè)園區(qū)為什么要安裝噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)?
,實(shí)現(xiàn)噪聲控制。工業(yè)企業(yè)邊界噪聲是指工業(yè)生產(chǎn)活動中使用固定設(shè)備產(chǎn)生的噪聲,在工業(yè)企業(yè)邊界進(jìn)行測量和控制,對周圍生活環(huán)境產(chǎn)生干擾。長期在嘈雜環(huán)境(75dBA以上)工作或生活的人,會引起聽力疲勞和視力下降。
2021-12-29 11:33:16372
EMC電磁兼容測試干擾源有哪些?
EMC電磁兼容測試辦理有哪些干擾源,電磁干擾源種類繁多,可按不同的方法進(jìn)行分類。對測量環(huán)境中直接影響測量及測量設(shè)備的干擾來源可分為自然干擾源和人為干擾源。自然干擾源包括:(1)大氣噪聲干擾:如雷電
2022-04-16 15:58:141006
工業(yè)園區(qū)安裝噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng),改善空氣質(zhì)量
,實(shí)現(xiàn)噪聲控制。工業(yè)企業(yè)邊界噪聲是指工業(yè)生產(chǎn)活動中使用固定設(shè)備產(chǎn)生的噪聲,在工業(yè)企業(yè)邊界進(jìn)行測量和控制,對周圍生活環(huán)境產(chǎn)生干擾。長期在嘈雜環(huán)境(75dBA以上)工作或生活的人,會引起聽力疲勞和視力下降。
2022-03-01 09:49:46428
磁環(huán)一般有哪些抗干擾元器件來抑制高頻噪聲?
磁環(huán)一般有哪些抗干擾元器件來抑制高頻噪聲?? 磁環(huán)是一種常見的電感器件,在電路中廣泛應(yīng)用。然而,隨著電子產(chǎn)品的普及和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)展,磁環(huán)頻繁遭受的高頻噪聲干擾也越來越多。磁環(huán)的使用需要配合抗干擾
2023-09-12 10:07:171016
干擾耦合途徑 抑制干擾噪聲的方法
外部干擾源產(chǎn)生的噪聲影晌到檢測系統(tǒng)的正常工作,是經(jīng)由某種傳播途徑被耦合到了檢測系統(tǒng)之中。
2023-10-12 12:52:29889
如何在PCB設(shè)計中克服放大器的噪聲干擾?
如何在PCB設(shè)計中克服放大器的噪聲干擾? 在PCB設(shè)計中,放大器的噪聲干擾是一個常見的問題。噪聲干擾會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負(fù)面影響,降低信號質(zhì)量和可靠性。為了克服放大器的噪聲干擾,下面將詳細(xì)介紹一些常用
2023-11-09 10:08:39346
通過示波器探針測量開關(guān)電源的噪聲
問:通過探針測量電源噪聲 開關(guān)電源通常在其開關(guān)頻率的諧波處或與開關(guān)頻率相干的位置產(chǎn)生干擾性EMI噪聲。由于電源噪聲的帶寬很大,因此示波器通常是測量此噪聲的首選工具。使用示波器測量此噪聲時需要特別注意
2023-11-09 10:45:06284
泰克示波器差分探頭噪聲測量方法
在電子測量領(lǐng)域中,泰克示波器是一種常用的儀器,用于觀察和分析電信號。為了提高測量的準(zhǔn)確性,差分探頭是一種重要的附件,它可以幫助測量差分信號而不受共模干擾。然而,差分探頭本身的噪聲也是一個需要關(guān)注
2024-01-09 17:45:33180
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