有關傳感器的干擾源、干擾種類及干擾現象

有關傳感器的干擾源、干擾種類及干擾現象

 一、干擾問題的產生

模擬傳感器的應用非常廣泛，不論是在工業、農業、國防建設，還是在日常生活、教育事業以及科學研究等領域，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設計和使用中，都有一個如何使其測量精度達到zui高的問題。

而眾多的干擾一直影響著傳感器的測量精度，如：現場大耗能設備多，特別是大功率感性負載的啟停往往會使電網產生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾；工業電網欠壓或過壓，常常達到額定電壓的35％左右，這種惡劣的情況有時長達幾分鐘、幾小時，甚至幾天；各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜，信號會受到干擾，特別是信號線與交流動力線同走一個長的管道中干擾尤甚；多路開關或保持器性能不好，也會引起通道信號的竄擾；空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場的變化也會干擾傳感器的正常工作；此外，現場溫度、濕度的變化可能引起電路參數發生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風沙、雨淋，甚至鼠咬蟲蛀等都會影響傳感器的可靠性。

模擬傳感器輸出的一般都是小信號，都存在小信號放大、處理、整形以及抗干擾問題，也就是將傳感器的微弱信號地放大到所需要的統一標準信號(如1VDC～5VDC或4mADC～20mADC)，并達到所需要的技術指標。這就要求設計制作者必須注意到抗干擾問題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式，設計出消除干擾的電路或預防干擾的措施，才能達到應用模擬傳感器的zui佳狀態。

二、干擾源、干擾的種類及干擾現象

傳感器及儀器儀表在現場運行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析，對不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機動的策略與普適性無疑是矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法，除了基本構件外，針對不同的運行場合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。在進一步討論電路元件的選擇、電路和系統應用之前，有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種類。

1、主要干擾源

(1)靜電感應

靜電感應是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，因此又稱電容性耦合。

(2)電磁感應

當兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現象稱為電磁感應。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導線等。

(3)漏電流感應

由于電子線路內部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內部介質或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應用環境濕度較大，絕緣體的絕緣電阻下降，導致漏電電流增加就會引起干擾。尤其當漏電流流入測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴重。

(4)射頻干擾

主要是大型動力設備的啟動、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統的干擾等。

(5)其他干擾

現場安全生產監控系統除了易受以上干擾外，由于系統工作環境較差，還容易受到機械干擾、熱干擾及化學干擾等。

2、干擾的種類

(1)常模干擾

常模干擾是指干擾信號的侵入在往返2條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強的交變磁場，使儀器受周圍交變磁場影響而產生交流電動勢形成干擾，這種干擾較難除掉。

(2)共模干擾

共模干擾是指干擾信號在2條線上各流過一部分，以地為公共回路，而信號電流只在往返2個線路中流過。共模干擾的來源一般是設備對地漏電、地電位差、線路本身具有對地干擾等。由于線路的不平衡狀態，共模干擾會轉換成常模干擾，就較難除掉了。

(3)長時干擾

長時干擾是指長期存在的干擾，此類干擾的特點是干擾電壓長期存在且變化不大，用檢測儀表很容易測出，如電源線或鄰近動力線的電磁干擾都是連續的交流50Hz工頻干擾。

(4)意外的瞬時干擾

意外瞬時干擾主要在電氣設備操作時發生，如合閘或分閘等，有時也在伴隨雷電發生或無線電設備工作瞬間產生。

干擾可粗略地分為3個方面：

(a)局部產生(即不需要的熱電偶)；

(b)子系統內部的耦合(即地線的路徑問題)；

(c)外部產生(Bp電源頻率的干擾)。

3、干擾現象

在應用中，常會遇到以下幾種主要干擾現象：

(1)發指令時，電機無規則地轉動；

(2)信號等于零時，數字顯示表數值亂跳；

(3)傳感器工作時，其輸出值與實際參數所對應的信號值不吻合，且誤差值是隨機的、無規律的；

(4)當被測參數穩定的情況下，傳感器輸出的數值與被測參數所對應的信號數值的差值為一穩定或呈周期性變化的值；

(5)與交流伺服系統共用同一電源的設備(如顯示器等)工作不正常。

干擾進入定位控制系統的渠道主要有兩類：信號傳輸通道干擾，干擾通過與系統相聯的信號輸入通道、輸出通道進入；供電系統干擾。信號傳輸通道是控制系統或驅動器接收反饋信號和發出控制信號的途徑，因為脈沖波在傳輸線上會出現延時、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過程中，長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內阻，正是這些內阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內阻，無論何種噪聲都會被電源短路吸收，線路中也不會建立起任何干擾電壓；此外，交流伺服系統驅動器本身也是較強的干擾源，它可以通過電源對其它設備進行干擾。