屏蔽技術(shù)、靜電屏蔽和電磁屏蔽等八大抗干擾技術(shù)在傳感器檢測中的解析

　　在電子測量裝置的電路中出現(xiàn)的、無用的信號稱為噪聲，當噪聲影響電路正常工作時，

　　該噪聲就稱為干擾。信號傳輸過程中干擾的形成必須具備三項因素，即 干擾源、干擾途徑

　　以及對噪聲敏感性較高的接收電路。因此消除或減弱噪聲干擾的方法可以針對這三項中的其

　　中任意一項采取措施。在傳感器檢測電路中比較常用的 方法，是對干擾途徑及接收電路采

　　取相應的措施以消除或減弱噪聲干擾。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗干擾技術(shù)。

　　1、屏蔽技術(shù)

　　利用金屬材料制成容器．將需要保護的電路包在其中，可以有效防止電場或磁場的干擾，

　　此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

　　2、靜電屏蔽

　　根據(jù)電磁學原理，置于靜電場中的密閉空心導體內(nèi)部無電場線，其內(nèi)部各點等電位。用

　　這個原理，以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料，制作密閉的金屬容器，并與 地線連接，

　　把需要保護的電路值 r 其中，使外部干擾電場不影響其內(nèi)部電路，反過來，內(nèi)部電路產(chǎn)生

　　的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感 囂測量電路中，在電源變

　　壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間插入一個留有縫隙的導體，并把它接地，可以防止兩繞組之問的

　　靜電耦合，這種方法就屬于靜電屏蔽。

　　3、電磁屏蔽

　　對于高頻干擾磁場，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流，消

　　耗干擾磁場的能量，渦流磁場抵消高頻干擾磁場，從而使被保護電路免受高頻 電磁場的影

　　響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地，同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的

　　輸出電纜一般采用銅質(zhì)網(wǎng)狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽 的作用。屏蔽材料必須選擇

　　導電性能良好的低電阻材料，如銅、鋁或鍍銀銅等。

　　4、低頻磁屏蔽

　　干擾如為低頻磁場，這時的電渦流現(xiàn)象不太明顯，只用上述方法抗干擾效果并不太好，

　　因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層，以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很 小的磁屏蔽

　　層內(nèi)部。使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。

　　傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步 將其接地，又同時起靜電屏

　　蔽和電磁屏蔽的作用。

　　基于以上三種常用的屏蔽技術(shù)，因此在干擾比較嚴重的她方，可以采用復合屏蔽電 纜，

　　即外層是低頻磁屏蔽層。內(nèi)層是電磁屏蔽層．達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實

　　際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題，否則其傳輸效率、靈敏 度都要變低。必須對

　　傳感器進行靜電屏蔽，而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術(shù)，一般稱之為驅(qū)動電纜技術(shù)。用

　　這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生 電容。

　　5、接地技術(shù)

　　接地技術(shù)是抑制干擾的有效技術(shù)之一，是屏蔽技術(shù)的重要保證。正確的接地能夠有效地

　　抑制外來干擾，同時可提高測試系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾因 素。接地的目

　　的有兩個：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以

　　安全為目的，傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要 求接地電阻在 10 ？以下。屏

　　蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路，以防干擾測量裝置。接地電阻應小于 0．02 ？。

　　信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線，它本身可能與大地是絕緣的。

　　信號地線又分為模擬信號地線和數(shù)字信號地線，模擬信號一般較弱，故對地線要求較高：數(shù)

　　字信號一般較強，故對地線要求可低一些。

　　不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求，必須選擇合適的接地方法，常用

　　接地方法有一點接地和多點按地。下面給出這兩種不同的接地處理措施。

　　6、一點接地

　　在低頻電路中一般建議采用一點接地，它有放射式接地線和母線式接地線路。放射式接

　　地就是電路中各功能電路直接用導線與零電位基準點連接：母線式接地就是采 用具有一定

　　截面積的優(yōu)質(zhì)導體作為接地母線，直接接到零電位點，電路中的各功能塊的地可就近接在該

　　母線上。這時若采用多點接地，在電路中會形成多個接地回 路，當?shù)皖l信號或脈沖磁場經(jīng)

　　過這些回路時，就會引起電磁感應噪聲，由于每個接地回路的特性不同，在不同的回路閉合

　　點就產(chǎn)生電位差，形成干擾。為避免這種情 況，最好采用一點接地的方法。

　　傳感器與測量裝置構(gòu)成一個完整的檢測系統(tǒng)，但兩者之問可能相距較遠。由于工業(yè)現(xiàn)場

　　大地電流十分 復雜，所以這兩部分外殼的接大地點之間的電位一般是不相同的，若將傳感

　　器與測量裝置的零電位在兩處分別接地，即兩點接地，則會有較大的電流流過內(nèi)阻很低的

　　信號傳輸線產(chǎn)生壓降，造成串模干擾。因此這種情況下也應該采用一點接地方法。

　　7、多點接地

　　高頻電路一般建議采用多點接地。高頻時，即使一小段地線也將有較大的阻抗壓降，加

　　上分布電容的作用，不可能實現(xiàn)一點接地，因此可采用平面式接地方式，即多 點接地方式，

　　利用一個良好的導電平面體（如采用多層線路板中的一層）接至零電位基準點上，各高頻電

　　路的地就近接至該導電平面體上。由于導電平面體的高頻阻 抗很小，基本保證了每一處電

　　位的一致，同時加設旁路電容等減少壓降。因此，這種情況耍采用多點接地方式。

　　8、濾波技術(shù)

　　濾波器是抑制交流串模干擾的有效手段之一。傳感器檢測電路中常見的濾波電路有 Rc

　　濾波器、交流電源濾波器和真流電源濾波器。

　　下面介紹這幾種濾波電路的應用。

　　RC 濾波器

　　當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時，利用小體積、低成本的無源

　　Rc 濾波器將會對串模干擾有較好的抑制效果。但應該一提的是，Rc 濾波器是以犧牲系統(tǒng)

　　響應速度為代價來減少串模干擾的