第九章自动检测技术的综合应用概要课件.ppt
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1、.1第九章第九章 自动检测技术的综合应用自动检测技术的综合应用 本章学习的主要内容:本章学习的主要内容:1、抗干扰技术、抗干扰技术5、自动检测技术的综合应用实例、自动检测技术的综合应用实例 4、微机在自动检测技术中的应用、微机在自动检测技术中的应用2、自动检测系统的可靠性问题、自动检测系统的可靠性问题3、传感器的标定与选择、传感器的标定与选择.2 91 抗干扰技术抗干扰技术干扰的例子:干扰的例子:电磁信号干扰器电磁信号干扰器手机干扰器手机干扰器.3一、干扰的来源一、干扰的来源 根据产生干扰的物理原因,干扰有如下几种来源:根据产生干扰的物理原因,干扰有如下几种来源:1机械的干扰机械的干扰 对于机
2、械的干扰主要是采用减震措施来解决,对于机械的干扰主要是采用减震措施来解决,例如应用减震弹簧或减震橡皮垫等。例如应用减震弹簧或减震橡皮垫等。.42热的干扰热的干扰 对于热的干扰,工程上通常采用:热屏蔽、对于热的干扰,工程上通常采用:热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿元件等方法恒温措施、对称平衡结构、温度补偿元件等方法进行抑制。进行抑制。.53光的干扰光的干扰 闪电击中摩天楼闪电击中摩天楼战斗机发射曳光干扰弹战斗机发射曳光干扰弹对于具有光敏作用的元件,应注意光的屏蔽问题。对于具有光敏作用的元件,应注意光的屏蔽问题。.64湿度变化的影响湿度变化的影响 下雨的路面下雨的路面 在南方潮湿地在南方潮
3、湿地带、船舶及锅炉等带、船舶及锅炉等地方,更应注意密地方,更应注意密封防潮措施。封防潮措施。.75化学的干扰化学的干扰 金属的腐蚀金属的腐蚀铜晶界的腐蚀铜晶界的腐蚀良好的密封和注意清洁是十分必要的。良好的密封和注意清洁是十分必要的。.86电和磁的干扰电和磁的干扰 闪电是很强的闪电是很强的电磁干扰信号电磁干扰信号电焊也是很强的电焊也是很强的电磁干扰信号源电磁干扰信号源.97射线辐射的干扰射线辐射的干扰 切尔诺贝利核泄漏切尔诺贝利核泄漏事故现场的资料照片事故现场的资料照片 受到核污染的患者受到核污染的患者.10宇宙中超大质量的黑洞天体宇宙中超大质量的黑洞天体发生高能离子辐射时的效果图发生高能离子辐
4、射时的效果图 用于原子能、用于原子能、核装置等领域内的核装置等领域内的传感器系统,尤其传感器系统,尤其要注意射线辐射对要注意射线辐射对传感器系统的干扰。传感器系统的干扰。.11二、信噪比和电磁兼容性二、信噪比和电磁兼容性 1信噪比信噪比 衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比(S/N)来表示,它是指在信号通道中,有用信号功率与噪来表示,它是指在信号通道中,有用信号功率与噪声功率之比,或有用信号电压与噪声电压之比。声功率之比,或有用信号电压与噪声电压之比。NSNSUUPPNSlg20lg10/(dB).12 电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环境电磁兼容是指电子
5、系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力,而且还不允许产生超过规定中能正常工作的能力,而且还不允许产生超过规定的电磁干扰信号。的电磁干扰信号。自然界干扰源自然界干扰源人为干扰源人为干扰源宇宙射电噪声宇宙射电噪声大气层的雷电噪声等大气层的雷电噪声等 太阳耀斑辐射噪声太阳耀斑辐射噪声有意发射干扰源有意发射干扰源无意发射干扰源无意发射干扰源 2电磁兼容性电磁兼容性 电磁干扰源可分为电磁干扰源可分为:.13三、电磁干扰的途径三、电磁干扰的途径电磁干扰的途径有电磁干扰的途径有“路路”和和“场场”两种形式两种形式 1通过通过“路路”的干扰的干扰(1)漏电流耦合形成的干扰)漏电流耦合形成的干扰(2)传导耦
6、合形成的干扰)传导耦合形成的干扰 它是由于绝缘不良,由流经绝缘电阻的漏电它是由于绝缘不良,由流经绝缘电阻的漏电流所起的噪声干扰。流所起的噪声干扰。当导线经过具有噪声的环境时,即拾取噪声,当导线经过具有噪声的环境时,即拾取噪声,并经导线传送到电路而造成干扰。并经导线传送到电路而造成干扰。.14(3)共阻抗耦合形成的干扰)共阻抗耦合形成的干扰 共阻抗耦合是由于两个电路共有阻抗,当一个共阻抗耦合是由于两个电路共有阻抗,当一个电路中有电流流过时,通过共有阻抗便在另一个电电路中有电流流过时,通过共有阻抗便在另一个电路上产生干扰电压。路上产生干扰电压。2通过通过“场场”的干扰的干扰(1)静电耦合形成的干扰
7、)静电耦合形成的干扰 电场耦合实质上是电容性耦合,它是由于两个电场耦合实质上是电容性耦合,它是由于两个电路之间存在寄生电容,可使一个电路的电荷变化电路之间存在寄生电容,可使一个电路的电荷变化影响到另一个电路。影响到另一个电路。.15(2)电磁耦合形成的干扰电磁耦合形成的干扰(3)辐射电磁场耦合形成的干扰辐射电磁场耦合形成的干扰 电磁耦合又称互感耦合,它是在两个电路之间电磁耦合又称互感耦合,它是在两个电路之间存在互感,一个电路的电流变化,通过磁交链会影存在互感,一个电路的电流变化,通过磁交链会影响到另一个电路。响到另一个电路。辐射电磁场通常来源于大功率高频电气设备、辐射电磁场通常来源于大功率高频
8、电气设备、广播发射台、电视发射台等。如果在辐射电磁场中广播发射台、电视发射台等。如果在辐射电磁场中放置一个导体,则在导体上产生正比于电场强度的放置一个导体,则在导体上产生正比于电场强度的感应电动势。感应电动势。.16四、抑制电磁干扰的基本措施四、抑制电磁干扰的基本措施 电磁干扰形成的三个要素为干扰源、干扰途电磁干扰形成的三个要素为干扰源、干扰途径以及对电磁噪声敏感性较高的接收电路。径以及对电磁噪声敏感性较高的接收电路。干干 扰扰 源源干干 扰扰 途途 径径接接 收收 电电 路路形成电磁干扰的三要素之间的联系框图形成电磁干扰的三要素之间的联系框图.17抑制电磁干扰的基本措施为:抑制电磁干扰的基本
9、措施为:1消除或抑制干扰源消除或抑制干扰源2破坏干扰途径破坏干扰途径3削弱接收电路对电磁干扰的敏感性削弱接收电路对电磁干扰的敏感性 以上三个方面的措施可用疾病的预防来比喻,以上三个方面的措施可用疾病的预防来比喻,即消灭病菌来源,阻止病菌传播和提高人体的抵抗即消灭病菌来源,阻止病菌传播和提高人体的抵抗能力。能力。.18五、抗电磁干扰技术(电磁兼容控制技术)五、抗电磁干扰技术(电磁兼容控制技术)1屏蔽技术屏蔽技术(1)静电屏蔽)静电屏蔽 静电屏蔽实验图静电屏蔽实验图.19(2)电磁屏蔽)电磁屏蔽 收音机屏蔽网房收音机屏蔽网房 防电脑显示器防电脑显示器辐射的屏蔽罩辐射的屏蔽罩.20程控交换机屏蔽机柜
10、程控交换机屏蔽机柜 若将电磁屏蔽层接若将电磁屏蔽层接地,则同时兼有静电屏地,则同时兼有静电屏蔽作用。通常使用的铜蔽作用。通常使用的铜质网状屏蔽电缆就能同质网状屏蔽电缆就能同时起电磁屏蔽和静电屏时起电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。蔽的作用。.21(3)低频磁屏蔽)低频磁屏蔽 在工业中常用的办法是将屏蔽线穿在铁质蛇在工业中常用的办法是将屏蔽线穿在铁质蛇皮管或普通铁管内,以达到双重屏蔽的目的。皮管或普通铁管内,以达到双重屏蔽的目的。低频磁屏蔽材料低频磁屏蔽材料 .222接地技术接地技术(1)地线的种类)地线的种类 模拟信号地线模拟信号地线数字信号地线数字信号地线信号源地线信号源地线负载地线负载地线.23(
11、2)一点接地原则)一点接地原则 单级电路的一点接地原则单级电路的一点接地原则 单极电路的一点接地单极电路的一点接地.24多级电路的一点接地原则多级电路的一点接地原则 多级电路的一点接地多级电路的一点接地.25传感器系统的一点接地原则传感器系统的一点接地原则.26.273浮置技术浮置技术 浮置与屏蔽接地相反,是阻断干扰电流的通浮置与屏蔽接地相反,是阻断干扰电流的通路,检测系统被浮置后能大大减小共模干扰电流。路,检测系统被浮置后能大大减小共模干扰电流。4平衡电路平衡电路 平衡电路又称对称电路。例如,电桥电路和平衡电路又称对称电路。例如,电桥电路和差分放大器等电路就属于平衡电路。采用平衡电差分放大器
12、等电路就属于平衡电路。采用平衡电路可以使对称电路结构所获得噪声相等,并可以路可以使对称电路结构所获得噪声相等,并可以在负载上自行抵消。在负载上自行抵消。.285滤波技术滤波技术 滤波器是抑制噪声干扰的重要手段之一。常滤波器是抑制噪声干扰的重要手段之一。常用的是用的是RC型、型、LC型及双型及双T 型等形成的无源滤波器型等形成的无源滤波器或有源滤波器。或有源滤波器。滤波器抑制检测系统干扰的原理框图滤波器抑制检测系统干扰的原理框图.296光电耦合技术光电耦合技术 光电耦合器是一种电光电耦合器是一种电光光电耦合器件,目前电耦合器件,目前检测系统越来越多地采用光电耦合器来提高抗干扰检测系统越来越多地采
13、用光电耦合器来提高抗干扰能力。光电耦合器有如下特点:能力。光电耦合器有如下特点:(1)输入、输出回路绝缘电阻高(大于)输入、输出回路绝缘电阻高(大于1010)、)、耐压超过耐压超过 1kV;(3)输入输出回路完全是隔离的,能很好地解决不)输入输出回路完全是隔离的,能很好地解决不同电位、不同逻辑电路之间的隔离和传输的矛盾。同电位、不同逻辑电路之间的隔离和传输的矛盾。(2)因为光的传输是单向的,所以输出信号不会反)因为光的传输是单向的,所以输出信号不会反馈影响输入端;馈影响输入端;.3092 自动检测系统的可靠性问题自动检测系统的可靠性问题 美国美国“挑战者号挑战者号”航天飞机爆炸瞬间航天飞机爆炸
14、瞬间.311可靠性问题的提出可靠性问题的提出 一、一、可靠性的基本概念可靠性的基本概念 1957年美国发表了年美国发表了“军用电子设备可靠性军用电子设备可靠性”的的重要报告,被公认为是可靠性的奠基文献。现今已重要报告,被公认为是可靠性的奠基文献。现今已发展成为一门新兴的工程学科。发展成为一门新兴的工程学科。2可靠性的基本概念可靠性的基本概念(1)可靠性的定义)可靠性的定义 自动检测系统或机电产品的可靠性,是指在规自动检测系统或机电产品的可靠性,是指在规定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的能定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的能力。力。.32(2)可靠度可靠度 产品在规定的时间内,在
15、规定的条件下,完产品在规定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的概率,称为产品的可靠度。显然,成规定功能的概率,称为产品的可靠度。显然,可靠度是对产品可靠性的概率度量。可靠度是对产品可靠性的概率度量。(3)失效率失效率 产品的失效率是指产品工作到某一时间后的产品的失效率是指产品工作到某一时间后的单位时间内产生失效的概率。单位时间内产生失效的概率。.33二、二、提高可靠性的措施提高可靠性的措施 除采用可靠性更高的元器件、提高工艺质量除采用可靠性更高的元器件、提高工艺质量外,还可可靠性的规律来提高产品可靠性。外,还可可靠性的规律来提高产品可靠性。1利用失效的规利用失效的规律来提高可靠性律来提高可
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