中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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傳感器作為一種將非電氣參數轉換為電氣信號的設備，其應用遍布工業(yè)、農業(yè)、國防、日常生活、教育及科學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域。然而，在實(shí)際應用中，傳感器經(jīng)常面臨各種干擾，這些干擾不僅影響其測量精度，甚至可能導致整個(gè)檢測系統無(wú)法正常工作。因此，抗干擾技術(shù)成為傳感器應用中的重要一環(huán)，宛如矛與盾的較量，既是對干擾的防范，也是對系統穩定性的守護。
干擾源及種類(lèi)
傳感器所受的干擾種類(lèi)繁多，主要來(lái)源于電磁場(chǎng)、電源網(wǎng)絡(luò )、信號傳輸路徑及環(huán)境因素等。其中，電網(wǎng)尖峰脈沖干擾對傳感器及儀器儀表的危害尤為嚴重，這種干擾通常由電焊機、大電機、可控硅整流系統等大功率感性負載的啟停產(chǎn)生，可達幾百伏甚至幾千伏。此外，工業(yè)電網(wǎng)的欠壓或過(guò)壓、信號線(xiàn)的綁扎干擾、多路開(kāi)關(guān)或保持器性能不佳、空間電磁干擾、溫度變化及腐蝕性氣體等也會(huì )影響傳感器的可靠性。
干擾類(lèi)型包括常模干擾和共模干擾。常模干擾通常是由周?chē)^強的交變磁場(chǎng)引起，使儀器受周?chē)蛔兇艌?chǎng)影響而產(chǎn)生交流電動(dòng)勢形成干擾。共模干擾則是指干擾信號在兩條線(xiàn)上各流過(guò)一部分，以地為公共回路，通常來(lái)源于設備對地漏電、地電位差、線(xiàn)路本身具有對地干擾等。
抗干擾技術(shù)
面對復雜的干擾環(huán)境，傳感器及儀器儀表需要采取多種抗干擾技術(shù)以確保其正常工作。
屏蔽技術(shù)：利用金屬材料制成容器，將需要保護的電路包在其中，可以有效防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的干擾。屏蔽技術(shù)分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽。靜電屏蔽通過(guò)密閉金屬容器與地線(xiàn)相連，防止外部干擾電場(chǎng)影響內部電路；電磁屏蔽利用渦流磁場(chǎng)抵消高頻干擾磁場(chǎng)；低頻磁屏蔽則使用高導磁材料將低頻干擾磁力線(xiàn)限制在磁阻較小的磁屏蔽內部。
接地技術(shù)：正確的接地能夠有效地抑制外來(lái)干擾，同時(shí)提高測試系統的可靠性。接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的，屏蔽接地防止干擾測量裝置，信號接地則是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線(xiàn)。不同的傳感器檢測條件對接地方式也有不同的要求，需要選擇合適的接地方式，如單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。
濾波技術(shù)：濾波器是抑制交流串模干擾的有效手段之一。常見(jiàn)的濾波電路包括Rc濾波器、交流電源濾波器和直流電源濾波器。Rc濾波器適用于信號變化較慢的傳感器，如熱電偶、應變計等，可以較好地抑制串模干擾。交流電源濾波器用于抑制混入電源的噪聲，直流電源濾波器則用于避免通過(guò)電源內阻造成多個(gè)電路間的互相干擾。
光電耦合技術(shù)：光電耦合器是一種電光電的耦合器件，其輸入與輸出在電氣上是絕緣的，因此能有效提高系統的抗共模干擾能力。即使在輸入回路有干擾的情況下，只要干擾在門(mén)限之內，就不會(huì )對輸出造成影響。
硬件與軟件結合：硬件線(xiàn)路可以通過(guò)干擾控制器、超級隔離變壓器、壓敏電阻等方式抑制尖峰干擾。軟件方面，可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波，使用看門(mén)狗技術(shù)監控CPU狀態(tài)，一旦檢測到干擾引起的“飛程序”，即觸發(fā)系統復位中斷，保證智能儀器回到正常程序。
總結
傳感器及儀器儀表的抗干擾技術(shù)是一場(chǎng)持久的較量，既要應對不斷變化的干擾源，又要確保系統的穩定性和精度。通過(guò)屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、濾波技術(shù)、光電耦合技術(shù)及硬件與軟件結合的綜合應用，可以有效提升傳感器的抗干擾能力，保障其在各種復雜環(huán)境下的正常工作。然而，抗干擾技術(shù)的發(fā)展仍面臨諸多挑戰，需要科研人員不斷探索和創(chuàng )新，以適應未來(lái)科技發(fā)展的需求。在這場(chǎng)矛與盾的較量中，唯有不斷進(jìn)步，方能立于不敗之地。
