电磁干扰PPT课件.ppt
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1、4/17/20221第十一章第十一章 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 4/17/20222第一节第一节 干扰源及防护干扰源及防护 在非电量测量过程中,往往会发现总是有一些无用的在非电量测量过程中,往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起,这称为干扰,有时也采背景信号与被测信号叠加在一起,这称为干扰,有时也采用噪声这一习惯用语。用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(S/N)来表)来表示,它是指在信号通道中,有用信号
2、功率示,它是指在信号通道中,有用信号功率PS与噪声功率与噪声功率PN 之比,或有用信号电压之比,或有用信号电压US与噪声电压与噪声电压UN 之比。信噪比常用之比。信噪比常用对数形式来表示,单位为对数形式来表示,单位为dB,即,即 S/N=10lg( PS / PN )=20lg( US / UN )()(dB) 在测量过程中应尽量提高信噪比,以减少噪声对测量在测量过程中应尽量提高信噪比,以减少噪声对测量结果的影响。结果的影响。 干扰与噪声干扰与噪声4/17/20223信噪比信噪比(S/N)的)的计算举例计算举例 在扩音机输入端测得:话筒输出的做报告者声在扩音机输入端测得:话筒输出的做报告者声音
3、的平均电压为音的平均电压为50mV, 50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声的电声的电压为压为0.5mV,求信噪比。,求信噪比。 解解 S/N=20lg(50/0.5) dB =40 dB 4/17/20224噪声源及干扰源噪声源及干扰源 一、机械干扰一、机械干扰 机械干扰是指机械振动机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置中的元或冲击使电子检测装置中的元件发生振动,改变了系统的电件发生振动,改变了系统的电气参数,造成可逆或不可逆的气参数,造成可逆或不可逆的影响。对机械干扰,可选用专影响。对机械干扰,可选用专用减振弹簧用减振弹簧- -橡胶垫脚或吸振橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低系统的谐振橡胶海绵垫来降
4、低系统的谐振频率,吸收振动的能量,频率,吸收振动的能量, 从从而减小系统的振幅。而减小系统的振幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧4/17/20225振动试验台振动试验台 频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节 将被测仪器(如图中的电子天平)固定在将被测仪器(如图中的电子天平)固定在振动台上,逐渐增大振幅,测试在不同频率的振动台上,逐渐增大振幅,测试在不同频率的规定振幅下,产品指标是否变化。规定振幅下,产品指标是否变化。固定固定4/17/20226跌落试验跌落试验 产品在运输产品在运输过程中常因为遭受过程中常因为遭受剧烈震动或跌落而剧烈震动或跌落而损坏或性能变差,损坏或性
5、能变差,因此需要做抗跌落因此需要做抗跌落试验和测试。试验和测试。跌落试验机跌落试验机4/17/20227二、湿度及化学干扰二、湿度及化学干扰 当环境相对湿度增加时,物体表面当环境相对湿度增加时,物体表面就会附着一层水膜,并渗入材料内部,降就会附着一层水膜,并渗入材料内部,降低了绝缘强度,造成漏电、击穿和短路现低了绝缘强度,造成漏电、击穿和短路现象;潮湿还会加速金属材料的腐蚀,并产象;潮湿还会加速金属材料的腐蚀,并产生原电池电化学干扰电压;在较高的温度生原电池电化学干扰电压;在较高的温度下,潮湿还会促使霉菌的生长,并引起有下,潮湿还会促使霉菌的生长,并引起有机材料的霉烂。机材料的霉烂。 某些化学
6、物品如酸、碱、盐、各种腐某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象,盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象,必须采取以下措施来加以保护:必须采取以下措施来加以保护:浸漆、密浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。封、定期通电加热驱潮等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部4/17/20228仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验喷淋试验喷淋试验4/17/20229仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房体积:体
7、积:25m3 3 ,温度调节范围:(,温度调节范围:(-40+80), 湿度调节湿度调节范围:(范围:(3090)%RH 可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验。试验。4/17/202210三、热干扰三、热干扰 热量,特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的热量,特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面:干扰主要体现在以下几个方面: 元件参数的变化(元件参数的变化(温漂温漂)、元器件长期在高温下工作时,引)、元器件长期在高温下工作时,引起起寿命寿命和和耐压耐压等级降低等。等级降低等。 克服热干扰
8、的防护措施有:克服热干扰的防护措施有: 选用低温漂元件,采取软、硬件温度补偿措施,选用低功耗、选用低温漂元件,采取软、硬件温度补偿措施,选用低功耗、低发热元件,提高元器件规格余量,仪器的前置输入级远离发热低发热元件,提高元器件规格余量,仪器的前置输入级远离发热元件,加强散热、采用热屏蔽等。元件,加强散热、采用热屏蔽等。 4/17/202211散热实例散热实例 散热风扇散热风扇4/17/202212四、电、磁噪声干扰四、电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在工频输电线附近到离这些噪声源很远的检测装置中。在
9、工频输电线附近也存在强大的交变电场,在强电流输电线附近存在干扰也存在强大的交变电场,在强电流输电线附近存在干扰磁场,他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这磁场,他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这些干扰源功率强大,要消除他们的影响较为困难,必须些干扰源功率强大,要消除他们的影响较为困难,必须采取多种措施来防护。采取多种措施来防护。 4/17/202213第二节第二节 检测技术中的电磁兼容原理检测技术中的电磁兼容原理 一、电磁兼容(一、电磁兼容(EMCEMC)概念)概念n 我国从世纪我国从世纪8080年代至今已制定了上百个电磁兼年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准,强制要求多数电气
10、设备必须通过相关电磁容的国家标准,强制要求多数电气设备必须通过相关电磁兼容标准的性能测试,否则为不合格产品。通俗地说,兼容标准的性能测试,否则为不合格产品。通俗地说,电电磁兼容磁兼容是是系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,n同时不对其他系统和设备造成干扰。同时不对其他系统和设备造成干扰。 4/17/202214二、电磁干扰的来源二、电磁干扰的来源 电磁干扰源分为两大类:电磁干扰源分为两大类:自然界干扰源自然界干扰源和和人为干扰源人为干扰源,后者是检测系统的主要干扰源。后者是检测系统的主要干扰源。 1.1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、自
11、然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。 2.2.人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干扰源。扰源。 4/17/202215自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰 闪电产生电磁场干扰闪电产生电磁场干扰4/17/202216自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源雷达会产生大功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰 变电站会产生变电站会产生50Hz的高次的高次 谐波干扰以谐波干扰以及电晕放电干扰及电晕放电干扰
12、由于局部电场强度超过气体的电离场强,使气体发生电离和激励 ,因而出现电晕放电。 4/17/202217电吹风机干扰电视机电吹风机干扰电视机 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干扰生的电磁波干扰以两种途径到达以两种途径到达电视机:一是通电视机:一是通过共用的电源插过共用的电源插座,二是以空间座,二是以空间电磁场传输的方电磁场传输的方式由电视机的天式由电视机的天线接收。应设法线接收。应设法切断这些干扰途切断这些干扰途径。径。 4/17/202218路和场的干扰路和场的干扰 路的干扰路的干扰必须在必须在干扰源和被干扰对象之干扰源和被干扰对象之间有完整的电路连接间有完整的电路连接,干扰沿着这个通路到,干扰
13、沿着这个通路到达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引入的干扰入的干扰 ;场的干扰场的干扰不需要沿着电路传输,不需要沿着电路传输,而是而是以电磁场辐射的方式进行以电磁场辐射的方式进行。例如,电源。例如,电源线对传感器的信号线的电场耦合干扰;又如线对传感器的信号线的电场耦合干扰;又如电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合干扰。干扰。 4/17/202219电磁兼容实验室及电磁兼容实验室及新产品的电磁兼容试验新产品的电磁兼容试验4/17/202220空调的电磁兼容试验空调的电磁兼容试验 4/17/202221电磁兼容实验室及
14、电磁兼容实验室及新产品的电磁兼容试验新产品的电磁兼容试验 4/17/202222电磁兼容实电磁兼容实验室及角锥验室及角锥形吸波材料形吸波材料 4/17/202223各种吸波材料各种吸波材料 吸波角锥吸波角锥 角锥型吸波材料角锥型吸波材料是由软质聚氨酯泡沫是由软质聚氨酯泡沫经过浸炭及阻燃处理经过浸炭及阻燃处理等工序加工制成,使等工序加工制成,使用频带宽,是建造无用频带宽,是建造无回波暗室的最常用材回波暗室的最常用材料。料。4/17/202224各种吸波材料各种吸波材料 劈形吸波材料劈形吸波材料大形角锥大形角锥4/17/202225电磁兼容实验室电磁兼容实验室 平板型吸波材料平板型吸波材料由橡胶和
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