在實際檢測系統(tǒng)中,傳感器的工作環(huán)境是比較復(fù)雜和惡劣的,它所輸出的電信號幅值很小,并且與電路之間的連接具有一定的距離,這時需要傳送信號的電纜電阻和傳感器的內(nèi)阻以及放大電路等產(chǎn)生的噪聲,再加上環(huán)境噪聲都會對放大電路造成干擾,影響其正常工作。
因此,必須采取有針對性的措施來提高傳感器電路的抗干擾能力。
干擾類型
(1) 機械干擾:
是由于機械的振動或沖擊,使傳感器系統(tǒng)的敏感和轉(zhuǎn)換元件發(fā)生振動、變形,使連接導(dǎo)線發(fā)生位移等,這些都將影響傳感器電路的正常工作。
(2) 熱干擾:
設(shè)備和元器件在工作時產(chǎn)生的熱量所引起的溫度波動以及環(huán)境溫度的變化等會引起傳感器電路的元器件參數(shù)發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。
(3) 光干擾:
半導(dǎo)體元器件在光線的作用下會激發(fā)出電子———空穴對,使半導(dǎo)體元器件產(chǎn)生電勢或引起電阻值的變化,從而影響傳感器電路的正常工作。
(4) 濕度的干擾:
環(huán)境濕度的增大會使絕緣電阻下降、漏電流增加,這樣電路的參數(shù)就會發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。
(5) 塵埃干擾:
環(huán)境灰塵的加重,也會造成漏電流增加,電路的參數(shù)發(fā)生改變,同樣影響傳感器電路的正常工作。
(6) 化學(xué)干擾:
化學(xué)物品中的酸、堿及腐蝕性氣體等通過腐蝕作用損壞元器件,造成傳感器電路不能正常工作。
(7) 射線輻射干擾:
射線會使氣體電離、半導(dǎo)體激發(fā)出電子———空穴時,金屬逸出電子等,從而使傳感器系統(tǒng)的正常工作受到影響。
(8) 電和磁干擾:
電和磁可以通過路和場兩個路徑對傳感器系統(tǒng)形成干擾,這種干擾是最普遍和嚴(yán)重的干擾。
電磁干擾分類
(1) 從噪聲產(chǎn)生的來源分類
①固有噪聲源:
是指器件內(nèi)部物理性的無規(guī)則波動所形成的噪聲。它有熱噪聲、散粒噪聲和接觸噪聲等。
②人為噪聲源:
是指各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲。它有工頻噪聲、射頻噪聲和電子開關(guān)通斷形成沖擊噪聲。
③自然噪聲源和放電噪聲:
自然噪聲主要指雷電形成的放電現(xiàn)象。放電現(xiàn)象的起因除雷電外,還有各種電氣設(shè)備所造成的,主要有:火花放電、電暈放電、放電管放電等。
(2) 從干擾的表現(xiàn)形式分類
①規(guī)則干擾:
電源的波紋、放大器的自激振蕩等形成有一定規(guī)律的干擾。
②不規(guī)則干擾:
有些元器件的額定值和特性隨使用條件而變形成不規(guī)則的干擾。
③隨機干擾:
接觸不良、空間電磁耦合等引起隨機的干擾。
(3) 從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類
①內(nèi)部干擾:電路的過度過程、寄生反饋等引起的干擾屬于內(nèi)部干擾。
②外部干擾:電網(wǎng)電壓波動、電磁輻射等屬于外部干擾。
(4) 從干擾對電路作用的形式分類
①差模干擾:這種干擾和有用信號疊加起來直接作用于輸入端,它直接影響到測量結(jié)果。
②共模干擾:不直接對測量結(jié)果造成影響,但當(dāng)信號輸入電路不對稱時,它會轉(zhuǎn)化為差模干擾,對測量產(chǎn)生更為嚴(yán)重的影響。
抑制干擾的基本方法
(1)對于機械干擾,主要是采取減振措施來解決。
(2)對于熱干擾,通常采取的方法有熱屏蔽、恒溫措施、對稱平衡結(jié)構(gòu)、溫度補償技術(shù)等。
(3)對于光干擾,可以對半導(dǎo)體元器件用光屏蔽來抑制。
(4)對于濕度干擾,可以采取防潮措施,如浸漆、環(huán)氧樹脂或硅橡膠封灌等。
(5)對于塵埃干擾,可以采取將傳感器密封起來,以及增加其它的防塵措施。
(6)對于化學(xué)干擾,一般采取的措施是密封和保持傳感器的清潔。
(7)對于射線輻射干擾,主要是對射線進(jìn)行防護(hù),國家有專門的規(guī)范。
(9)對于電和磁的干擾,針對不同的電磁干擾類型采取不同相應(yīng)措施。
(10) 消除和抑制干擾源:
能從根本上消除和減小干擾,但只有部分在設(shè)計者管理權(quán)限范圍內(nèi)的噪聲源可以消除或抑制。
(12) 破壞干擾的耦合通道:
對于以“路”的形式侵入的干擾,可以采用阻截和給予低阻通路的辦法,使干擾不能進(jìn)入接收電路。
(13) 消除接收電路對干擾的敏感性:
高輸入阻抗電路比低輸入阻抗電路易接收干擾,模擬電路比數(shù)字電路易接收干擾。為消弱電路對干擾的敏感性,可以采用濾波、選頻、雙絞線、對稱電路和負(fù)反饋等措施。
(14) 采用軟件抑制干擾:
對于已進(jìn)入電路的干擾,用硬件措施又不易實現(xiàn)或不易奏效,可以考慮在采用微處理器的智能傳感器電路中,通過編寫一定的程序進(jìn)行信號處理和分析判斷,達(dá)到抑制干擾的目的。