第八章测量系统的抗干扰技术.docx
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第八章测量系统的抗干扰技术
第八章测量系统的抗干扰技术
▇抗干扰技术的重要性
①干扰是客观存在的,并且是一种无所不在、随时可能产生的物理现象。
②测量系统的工作环境往往是比较复杂和恶劣的。
③干扰可能对测量系统造成以下影响:
测量数据不准确,甚至面目全非;控制状态失灵,程序运行失常;仪器失灵、损坏等。
微型计算机在测控技术中的广泛应用以及测控系统组成的复杂化和功能的多样化,使测控系统受干扰影响的概率增大。
因此,测量系统抗干扰技术的研究和应用,已成为测量技术中一个十分重要的课题。
通过抗干扰设计,提高测量系统的信噪比,一般测量系统要求S/N≧80dB。
1.电磁兼容
(1)电磁兼容含义
电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility,简称EMC,是指电子装置能在规定的电磁环境中,既不受周围电磁场的影响能正常工作,也不对该环境或其它设备造成不允许的扰动的能力。
(2)电磁兼容设计的主要内容
①对周围电磁干扰的物理特性进行评估与测定。
要求对电子设备所处的电磁环境进行评估,要研究电磁干扰源的特性及干扰传播的途径、方式,估算和测定出现有环境条件下可能出现的最大干扰强度。
在此基础上,采取适当的措施抑制干扰源或阻断干扰信号的传播途径,使干扰信号强度衰减至不至于影响电子设备正常工作的程度。
②对设备承受电磁干扰的能力,即抗干扰裕度进行分析计算或试验测定。
要求对可能受干扰影响的设备的抗干扰能力作出评价,利用分析计算方法或者测量求得设备承受电磁干扰的极限值和噪声敏感度,提高信噪比等。
③对设备在周围环境产生的电磁干扰进行评估与测定。
即检验电子设备工作时产生的电磁信号是否符合EMC标准中规定的电磁环境,并设法使之符合。
电磁兼容设计要求对上述三方面内容进行比较、权衡,寻求最佳性能价格比的方案。
2.研究抗干扰技术的基本方法和基本内容
研究抗干扰技术的基本方法和基本内容主要是基于干扰形成的条件和规律。
(1)形成“干扰”的三要素
形成“干扰”需具备条件是:
①有干扰源存在;
②有被干扰对象(也称“敏感元件”)存在;
③在干扰源与敏感元件之间存在干扰传播途径。
(2)基本方法
从分析形成干扰“三要素”入手,在此基础上采取适当措施,设计检测系统使其不受周围环境干扰而能可靠工作。
(3)基本内容
主要包括三方面内容——
①对检测系统周围存在的可能对检测系统形成干扰的干扰源的特性(频谱和强度等物理特性)和干扰传播途径,进行估算与测定。
②对检测系统低抗干扰的能力以及感受干扰的敏感度(亦称噪声敏感度),进行分析计算或试验测定。
③根据仪表的功能和应用场合,采取适当的方法抑制干扰。
3.干扰的产生和来源
3.1外部干扰
(1)放电干扰
主要是雷电、静电、大功率开关触点断开、电动机的电刷跳动等放电产生的干扰。
(2)高频振荡干扰
主要是开关电源、DC/DC变换器、DC/AC变换器、中频电弧炉、感应加热炉等工作时产生高频振荡形成的干扰。
(3)浪涌干扰
主要是交流系统中电动机、电炉、可控硅整流器等的大功率设备在启动、合闸、通断时产生涌流引起的干扰。
这些干扰有的来自测量系统外部,这些干扰有的来自测量系统内部。
(4)振动干扰
振动干扰对于以某些机械性能为原理设计的仪表或测量速度、加速度、形变等参量的影响尤其突出。
(5)温度、湿度等环境干扰
温度和湿度干扰会使测量仪表的电性能、绝缘性能下降、机械性能变坏、腐蚀速度加快。
(零电、满度)国家将仪表使用的环境温度划分为5个级别:
级别
a
b
c
d
e
允许最高环境温度(℃)
350
230
150
100
70
组成测量仪表、线路的电子器件也有其温度适用范围:
级别
商用
工业
军用
适用温度范围
(℃)
0~+70
-40~+85
-55~+125
3.2内部干扰
内部干扰主要是由于元器件、信号回路、负载回路、电源电路及其它电路引起的干扰。
(1)元器件干扰
电阻、电容、电感、变压器及各种半导体器件是组成测量电路的基本元素。
元器件干扰一是由元器件本身固有特性引起,二是由于选择、使用不当造成的。
a.电阻产生干扰的原因:
热噪声;电流噪声;滑动噪声;分布参数引起的噪声。
b.电容器产生干扰的原因:
电容不仅具有电容值C,还有电阻R和电感量L,由其R、L、C构成的等效电路存在一个固有的谐振频率,这一谐振频率比电容器在交流电路中的工作频率高得多,会对电路产生干扰;另外,当电容的工作电压大于其额定值或电解电容在电路中的极性接反时都会产生较大的噪声。
c.电感器产生干扰的原因:
电感器是根据电磁感应原理制成的器件。
它分两类,一类是应用自感作用的电感线圈,另一类是应用互感作用的互感器或变压器。
电感器产生干扰的主要原因是由于其除了具有电感量外,还存在一定的分布电容和等效电阻,它们在交流电路中将构成并联谐振回路。
(2)信号回路干扰
在电信号传递时,混入干扰的主要原因有:
敏感元件绝缘不良,产生漏电噪声电压;周围空间的电磁场引起信号回路间产生感应电压;外部电源的静电耦合(在信号线附近的大电机可能通过耦合电容影响到信号线)。
它们将在信号回路形成常模干扰和共模干扰。
(3)负载回路干扰
负载回路干扰形成的主要原因是:
负载回路常含有一些对仪表干扰很大的器件,如动作性器件(继电器、电磁阀、接触器等)和电力电子器件(可控硅SCR、大功率晶体管GTR、绝缘栅双极晶体管IGBT等)。
◇继电器产生的干扰:
继电器是一个开关型动作的执行器件,在触点断开时,线圈会产生感应电压,触点会产生电弧干扰;在触点闭合时,由于触点的机械抖动,会形成脉冲序列干扰。
◇可控硅产生的干扰:
可控硅是一种典型的以弱电控制强电的功率半导体器件。
以下三点是其形成干扰的主要原因。
可控硅整流装置是电源的非线性负载,它使电源电流中含有许多高次谐波,使电源的端电压波形产生畸变,从而影响仪表工作;
可控硅经常采用相位控制方式,这种控制方式会增加电源电流的无功分量,降低电源电压,使之在相位调节时电源电压出现波动;
可控硅在触发导通和关断时电流变化剧烈,使干扰通过电源线和空间传播,影响周围仪表正常工作。
(4)电源电路干扰
测量电路或仪表的供电电源基本有两种方式:
一种是利用市电经电源电路变换为测量仪表所需的电源电压,另一种是利用电池经电源干扰电路变换为测量仪表所需的电源电压。
电源电路是仪表引入外界干扰的主要内部环节。
市电电网上大功率电器的频繁启闭、具有容抗或感抗负载的电器运行时对电网的能量回馈等产生的干扰都可能通过电源电路串入,影响仪表工作。
电源电路本也是重要的干扰源。
这是因为:
电源电路中含有易产生干扰的电感、电容、变压器等器件;开关电源以其体积小、效率高等优势,近些年在测量仪表中的应用日益普遍,但是开关电源中以高频工作的功率开关管、变压器等也将产生高频干扰。
(5)数字电路干扰
数字电路运行时的特点决定了数字电路容易产生干扰。
数字电路运行时有以下几个重要特点:
一是输入和输出信号均只有两种状态,即高电平和低电平,而且两种电平的翻转速度很快,为几十纳秒;二是数字电路基本上以导通或截止方式运行,工作速率比较快;三是由数字电路构成的仪表逻辑性强,且必须遵循某一特定的时序。
由于数字电路是以导通或截止方式运行,且速度很快,所以会对供电电路产生高频浪涌电流,导致仪表工作不正常。
提高电源的带载能力可以减小高频浪涌电流。
数字电路的输入、输出波形边沿很陡,含有极丰富的频率成分,加之工作频率较高,对模拟电路来说无疑是一个高频干扰源。
当模拟信号地与数字信号地共地时,干扰更为明显。
4.干扰的耦合方式和传导模式
4.1干扰的耦合方式(传播途径)
干扰源产生的干扰要通过一定的耦合或辐射方式才能影响到仪表。
因此,需要弄清干扰在干扰源与被干扰对象之间的耦合或辐射方式。
耦合或辐射通道的表现形式一般包括静电耦合、电磁感应耦合、公共阻抗耦合、辐射耦合和漏电流耦合。
在工程中,要避免从电磁场角度研究干扰传递的复杂性,可以采用简化电路模型的处理方法,并将耦合通道用集中参数的电阻R、电容C、电感L及互感M来表示,然后用集中参数回路分析。
(1)静电耦合(电容性耦合、电场耦合)
各种导线之间、元件之间、线圈之间以及元件与地之间,都存在着分布电容。
干扰电压经分布电容通过静电耦合于有效信号。
(如果某一个导体上的信号电压(或噪声电压)通过分布电容使其它导体上的电位受到影响,这种现象称为静电耦合。
图8.3为静电耦合的等效电路。
U1:
干扰电压,C:
分布电容,Z2:
仪表或电路的等效阻抗,U2:
静电感应干扰电压,ω:
U1的角频率。
(2)电磁感应耦合(磁场耦合、互感器耦合)
电磁感应耦合又称磁场耦合、互感器耦合。
任何载流导体在周围空间都会产生磁场,若此磁场是随时间变化的,那么,它将在与之由互感的回路中产生感应电势。
在仪表内部,印刷电路板中两根平行导线之间存在互感M;在仪表外部,当两根导线在较长一段区间平行架设时,也存在互感M。
图8.4为电磁感应的等效电路。
由图得电磁感应产生的干扰电压为
式中I1为干扰电流,ω为I1的角频率,M为两导体间互感。
(3)公共阻抗耦合
当两个电路(干扰源和信号源)具有公共阻抗时,其中一个电路的干扰信号将通过它们的公共阻抗耦合到另一个电路。
公共阻抗随器件和电路的具体情况而定。
常见的公共阻抗有两种:
一种是公共地成为公共阻抗,如图8.5(a)所示;另一种是电源阻抗成为公共阻抗。
一个电源对几个电路供电时,如果电源不是内阻为零的理想电压源,则其内阻抗就成为接受供电的几个电路的公共阻抗。
如图8.5(b)所示。
为了防止公共阻抗耦合,应设法减小公共阻抗,使通过公共阻抗上的干扰电流和产生的干扰电压得到减小。
当公共阻抗为零时,有效回路与干扰回路即使存在电气连接(在一点上),它们彼此之间也不再互相干扰,这种情况称为电路去耦。
(4)辐射耦合
电磁场辐射也会造成干扰耦合。
电磁场无处不在,变化的电磁场会使处于其中的电路感应出相应频率的电动势。
电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰。
下面几种情况常以辐射干扰的方式影响其周围测量仪表的正常工作。
①电能变换频繁的地方。
如电厂、变电站(所)。
②高频电能变换装置。
如变频调速器、逆变器。
③脉冲电源。
④电源线、信号线(输入线、输出线、控制线)。
如当通电电缆较长时,在电磁场中,受电磁场影响产生感应电动势,同时也对空间进行电磁辐射,同天线一般,既能辐射干扰波,也能接收干扰波(这种现象称“天线效应”)。
由辐射产生的干扰电压为
U=EH
式中E为电场强度(V/cm),H为产生辐射干扰的“天线”的长度。
(5)漏电流耦合
漏电流耦合是电阻性耦合方式,它是由于元器件本身或相邻的元器件、导线间的绝缘电阻降低时,产生漏电和爬电,由此引入干扰。
其等效电路如图8.6图中R为绝缘电阻。
干扰电压为
4.2干扰的传导模式
(1)串模干扰
串模干扰又称“常模干扰”、“线间干扰”、“差模干扰”。
如图8.7(a)所示。
①特点:
干扰串联于信号回路,往返于两条线路间,使两条传输线路之间额外存在一个电位差。
N为干扰源,R为受扰设备,UN为干扰电压,干扰电流IN和信号电流IS的路径往返两条线上是一致的。
这种干扰难以消除。
②原因:
a.信号线分布电容的静电耦合;
b.信号线传输距离较长引起的互感;
c.空间电磁场的电磁感应等。
串模干扰常使运放饱和、灵敏度下降和零点漂移。
(2)共模干扰
共模干扰又称“纵向干扰”。
如图8.7(b)所示。
①特点:
干扰侵入传输线路和地线间,两条传输线路上共同存在着对地干扰电压。
干扰电流在两条线上各流过一部分,以地为公共回路,而信号电流只在往返两条线路中流过。
从本质上讲,这种干扰是能够消除的。
但是由于线路和器件的不平衡性,共模干扰会转换成串模干扰。
图8.7(c)可用来说明共模干扰会转换成串模干扰的原理。
在图中,N为干扰源,ZL为负载阻抗,Z1和Z2是导线1和2的对地阻抗。
如果Z1=Z2,则干扰电压UN1和干扰电压UN2相等,从而干扰电流IN1和IN2相等,既干扰电流不流过负载。
但是,当Z1≠Z2时,则UN1≠UN2,从而IN1≠和IN2,于是UN1-UN2=UN,IL=UN/ZL,这就是串模干扰。
当发现串模干扰时,首先应考虑它是否是由于线路或器件的不平衡而导致从共模干扰转换来的。
②原因:
a.由于不同地电位引起。
当被测信号源与现场测量仪器之间相隔一段距离(如几十米)时,两“地”之间将存在一个电位差,对测量仪器形成共模干扰。
b.电场或磁场耦合。
如当测量仪器附近有高压设备时,高压设备产生的电场就会通过分布电容耦合到无评比的信号线,而使之对地具有电位;或者交流大电流设备的磁场通过双输入线的互感,感应到双输入线上时,都可能产生共模干扰。
抑制共模干扰的方法很多,如屏蔽、接地、隔离等。
实例—在图8.8中,功率器件的漏极极板距离散热器很近,形成较大的对地电容,高频噪声会通过该电容与同机壳相连的交流电源的地线间形成高频电流通路,并通过地线阻抗及地线与控制电路、电源输入输出引线间的分布电容的耦合作用形成共模噪声。
图8.8是建立的脉冲电源共模噪声耦合通道模型,它是由电源输入、输出引线高频模型和功率电路、控制电路对地分布参数模型构成的。
下面以分布电容CMG为例,预测由其容性耦合引起的电流噪声的幅度Icm:
实验测得,功率器件M与散热器G间的分布电容CMG值在30~70pF之间。
取CMG=50pF,功率开关管M的上升和下降时间为0.2μs,输出脉冲电压幅度为800V,于是由式
求得电流噪声的幅度Icm=200mA。
上述电流噪声Icm将在其回路电阻ZG2上产生共模电压噪声Ucm。
由于任何电路都存在不平衡性,所以该共模电压噪声将转化为串模电压噪声,进而对脉冲偏压电源本身和其他电路形成干扰。
抗干扰技术在很多方面都是围绕共模干扰来研究其有效的抑制措施。
5.抗干扰技术
提高仪表的抗干扰能力,满足电磁兼容性,需要根据仪表的使用环境和功能情况,有的放矢采取下列措施。
●屏蔽技术;●双绞线技术;●接地技术;●隔离技术;●滤波技术;
●仪表电路的合理布局和制作。
包括元器件的选取、电路的设计、印刷电路板的布局等。
5.1屏蔽技术
屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽三类。
(1)基本原理
基于金属材料对电磁波具有良好的吸收和反射能力,利用金属材料做成屏蔽体把通过空间进行电场、磁场或电磁场耦合的干扰部分隔离开来,切断干扰源与测量仪表间的空间场耦合通道。
屏蔽体的作用好比是在一个等效电阻(仪表电路)两端并联上一根短路线,当干扰信号串入时,直接通过短路线,将干扰引入大地,对仪表电路几乎无影响。
根据电磁干扰的特点,屏蔽体应选用良好的低电阻导电材料或导磁材料。
(2)材料和方法
①电场屏蔽:
基于任何形状的空心导体处于电场中时,由于导体内腔的场强为零,使放置其内的电路不受外界电场的干扰。
这种现象称为静电屏蔽。
材料—导电率良好的材料,如铜、铝、银等。
方法—在电容耦合通道上插入一个接地良好的金属屏蔽导体。
注意:
屏蔽体必须接地良好。
当屏蔽体不接地或接地不良时,尽管屏蔽体内仍是等电势,但这个等电势的电势值要随外电场而变化;若屏蔽体接地良好,则屏蔽体内电势值不变,内部电路产生的电场也不会影响外界。
静电屏蔽体既可实现电场屏蔽,也可实现高频磁场屏蔽。
举例—变压器初、次级线圈及其整体的屏蔽,开关电源的整体的屏蔽等。
另外,由于处于高压电场中的高阻抗回路,电场干扰是一种主要的干扰形式,因此对在高电压场合应用的仪表采取静电屏蔽十分重要。
②磁场屏蔽:
为了获得好的屏蔽效果,对于高频磁场干扰和低频磁场干扰应分别采取不同的方法。
这里的高频和低频是磁场的波长λ相对于仪器的几何尺寸l来说,当λ≥10l时为低频磁场,当λ<10l时为高频磁场。
A.高频磁场屏蔽:
基于屏蔽体在高频磁场的作用下产生涡流,而涡流的磁场与原干扰磁场方向相反,削弱干扰磁场,因而可以实现高频磁场屏蔽。
涡流越大,屏蔽效果越好。
材料—高导电率的良导电材料。
如铜、铝、银等。
方法—用高导电率的良导电材料做成薄屏蔽壳,将仪表置于其内。
说明:
由于高频涡流的趋肤效应,使涡流只在屏蔽壳的表面产生。
所以屏蔽壳可以做得很薄,甚至镀层就可以达到良好的屏蔽效果。
举例—为了防止开关电源中高频变压器的磁通泄漏对周围产生的高频磁场干扰,一般用薄铜片包在变压器的侧面,为漏磁提供回路;薄铝材制做的仪表机壳、内壁喷涂金属屏蔽层的塑料机壳都是为了屏蔽高频磁场干扰。
B.低频磁场屏蔽:
基于采用导磁率高的材料做成的屏蔽体具有较小磁阻的特点,可以给干扰源产生的磁通提供一个低磁阻回路,并使其限制在屏蔽体内,从而实现低磁场屏蔽。
材料—高导磁率材料。
如铁、镍铁合金等。
方法—用高导磁率材料做成屏蔽壳,将仪表或感扰源置于其内。
说明:
由于频率较低,涡流的趋肤效应很弱,因此,屏蔽壳厚些屏蔽效果较好。
但从仪表结构、重量考虑,屏蔽壳不宜很厚,所以通常用高导磁率材料制造,或采用具有一定间隔的两层或多层屏蔽方案,以满足屏蔽效果要求。
举例—工频变压器侧面包裹的铁皮用于为变压器产生的漏磁通提供泄放回路。
③电磁屏蔽:
电磁屏蔽是用一定厚度的导电材料做成的外壳,由于进入导体内的交变电磁场产生感应电流,导致电磁场在导体中按指数规律衰减,很难穿透导体,使壳内的仪表不受到影响。
材料—高导电率材料。
如铜等。
方法—用高导电率材料做成屏蔽壳,将仪表或感扰源置于其内。
(3)屏蔽的结构形式
①屏蔽罩——一般用无孔金属板制成;
②屏蔽栅网—一般用金属编制网或有孔金属薄板制成;
③屏蔽铜箔—一般是利用多层线路板的一个铜箔面作为屏蔽板;
④隔离仓——是将整机金属箱体用金属板分隔成多个独立的单元,从而屏蔽各部分之间的电磁干扰;
⑤导电涂料—是在非金属的箱体内、外表面喷漆一层金属涂层。
5.2双绞线技术
导线是信号有线传输的唯一通道,最简单的办法是采用绝缘的双平行软线传输信号。
但这种双平行线式的信号传输方法,不仅静电感应容易通过导线间的分布电容耦合,而且磁场干扰也会在信号线上感应出干扰电流较大,干扰将通过导线间的分布电容或导线分布电,抗干扰能力差。
因此在干扰严重的场所,不能简单使用这种双平行导线来传输信号,而需要考虑信号线的电场屏蔽和磁场屏蔽,以提高抗干扰能力。
(1)双绞线类型:
无屏蔽网双绞线;有屏蔽网双绞线;有屏蔽网的单芯或多芯导线。
(2)双绞线抗干扰原理
外界干扰电流在双绞线的各相邻小环路中的感应电动势方向相反,从总体上看,感应磁通在双绞线的每根上不产生干扰电流。
效果:
抑制干扰的效果与双绞线的各股导线长度、节间距离、特征阻抗以及输入、输出阻抗有关。
各股导线长度相等,特征阻抗以及输入、输出阻抗完全相同时,抑制干扰效果最好;双绞线的节间距离越短,抑制干扰效果越明显。
实际上,双绞线的扭绞节距与导线的线径有关,线径越细,则可使节距越短;节距越短,所用的导线的长度越长,从而增加了导线的成本。
一般以5左右为宜。
表1给出了双绞线节距与噪声衰减率的关系。
表1双绞线的节距与噪声衰减率
导线
节距/cm
噪声衰减率
抑制噪声效果/dB
空气中平行导线
—
1:
1
0
双绞线
10
14:
1
23
双绞线
7.5
71:
1
37
双绞线
5
112:
1
41
双绞线
2.5
141:
1
43
钢管中平行导线
—
22:
1
27
(3)双绞线使用
①抑制静电感应干扰应选用屏蔽网双绞线;抑制电磁感应干扰可选用无屏蔽网双绞线。
说明:
无屏蔽双绞线有抵消电磁感应干扰的作用,但两股导线间的分布电容却很大,因而对静电干扰几乎没有什么抵抗能力;单芯屏蔽线对静电干扰具有较强的抑制作用,但对电磁感应干扰的抑制能力较差,尤其在低频情况下,几乎没有屏蔽效果。
因此,带金属屏蔽外层的双绞线,综合了双绞线和屏蔽线两者的优点,是较理想的信号线。
②屏蔽层起静电屏蔽的作用,它必须正确接地。
屏蔽层的接地方法一般在屏蔽层的一端接地(最好在信号源侧),以避免两端接地时电阻压降造成的干扰耦合。
如果屏蔽层不接地,会通过屏蔽层、屏蔽层与中心导线之间的电容将干扰引入中心导线内,对电容耦合的静电干扰没有屏蔽作用。
说明:
在实际工程中,应用较多的金属屏蔽线有单芯和双芯两种。
它们又分屏蔽层编网外有塑料绝缘层的AVRP型和编网裸露的AVP型,以选有塑料绝缘层的为好。
否则,裸露的外皮极易造成装置的悬浮“地”与安全地——大地的短接;
信号电缆屏蔽层的接地:
主要是信号电缆屏蔽层接地点位置的选择,它取决于外界干扰信号的强度以及地线安装条件。
接地点选择在信号源侧—当信号源端存在较强的共模噪声电压UCM时,则向信号线与屏蔽层间的分布电容充电。
若电缆的屏蔽层在接收侧接地,往往共模噪声流过屏蔽层后入地,这会在芯线中感应出很大的噪声电压。
因此,为防止噪声对芯线的干扰,将屏蔽层在信号源侧(即被测装置侧)接地,以使噪声电流直接入地,如图8.10所示。
接地点选择在信号接收器侧—若信号源侧的共模干扰不很严重,通过屏蔽线与芯线间的分布电容不足以引起对有效信号的严重干扰,而且在信号源侧接地现场安装又十分困难,这时可以将屏蔽层接地点选择在信号接收器入口处,如图8.11所示。
两点接地方式—若信号源侧不存在很强的共模干扰,且地线电流可忽略时,采用屏蔽仅仅是为抑制外界变化电场引起的静电感应干扰,也可以采用两点接地(信号源侧和接收器侧),使静电感应电荷入地。
当然在这种情况下,采用任何一点接地也都能抑制静电干扰。
总之,对信号电缆屏蔽层接地点的选择应视具体情况而定,最佳的选择应是信号源侧接地。
因为这样既可以抑制共模干扰,也可以抑制静电感应引起的干扰。
双绞线的接地—在工程实践中,有时用双绞线中的一根作为信号线,另一根作为屏蔽线。
根据前面的分析,干扰电压在两根导线上的感应电流流动方向相反,感应磁通引起的噪声电流互相抵消。
因此,用作屏蔽线的一根应采用双端接地方式,为感应电流提供流动回路。
5.3接地技术
接地技术是关于地线的各种连接方法。
它是抑制干扰的有效手段,是屏蔽技术的重要保证。
正确的接地不仅可以有效抑制外来干扰,而且还能抑制测量系统内部的噪声耦合,从而减少测量系统自身产生的干扰因素,提高测量系统的可靠性。
(1)接地的含义
电气设备中的“地”,通常有两种含义:
一种是“大地”,另一种是“工作基准地”。
“大地”是指地球大地。
通常将电气设备的金属外壳、线路等通过接地线、接地极与地球大地相连接,这种接地可以保证设备和人身安全,提供静电屏蔽通路,降低电磁感应噪声。
“工作基准地”又称“系统地”是指装置内各部分电路公共的基准电位或基准导体(如工作电源的零电位)。
这时的接地是指将各单元、装置内部各部分电路信号返回线与基准导体连接起来,目的是为各电路提供公共的基准电位。
对这种接地的要求是尽量减小接地回路中的公共阻抗压降,以减小系统中干扰信号公共阻抗耦合。
(2)接地的目的
电气设备接地目的有三个——
①为了安全;②为各电路的工作提供公共基准电位;③为了抑制干扰。
安全:
根据用电法规,电气设备的金属外壳必须接地,称安全接地。
其目的是为了防止电气设备的金属外壳上出现过高的对地电压,以及漏电流而危害人身、设备的安全。
抑制干扰:
如,金属屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;双绞线中一根作信号线,另一根两端接地可以防止电磁干扰;大型电子设备通常具有很大的对地分布电容,合理选
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