汽車衡模擬傳感器的干擾原因

現(xiàn)在傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、 科學(xué)研究和文化教育等域以及日常生活中，但 在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中對(duì)傳感器的影響因素頗多，就 像是在生產(chǎn)中使用的大功率電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行啟動(dòng)的瞬間會(huì)產(chǎn)生幾百伏乃至于上千伏的峰脈沖電壓，從而影響到傳感器的正常工作。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由于存在著大量的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而它們的變化都會(huì)影響到傳感器乃至整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的正常工作。 因此提高傳感器的抗*力是傳感器技術(shù)的*要求。

因而要加強(qiáng)傳感器的抗*力，就必須查清干擾產(chǎn)生的原因及干擾的工作方式，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)預(yù)防并清除干擾，確保傳感器的作用發(fā)揮效果。我們通常使用的模擬稱重傳感器其輸出信號(hào)都是微小信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)放大、處理、整形才能達(dá)到 A/D 轉(zhuǎn)換所需要的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再傳輸給稱重控制儀表進(jìn)行運(yùn)算處理顯示出結(jié)果，而在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多不確定的干擾因素，因此需要設(shè)計(jì)人員充分考慮干擾問(wèn)題對(duì)模擬稱重傳感器及稱重控制儀表的影響，采用模塊化的設(shè)計(jì)措施來(lái)有效地抑制消除干擾、提高稱重傳感器設(shè)備的準(zhǔn)確可靠。、干擾的產(chǎn)生原因及種類

干擾的產(chǎn)生原因主要有：由大型動(dòng)力設(shè)備在啟動(dòng)或停止等操作時(shí)產(chǎn)生的高次諧波射頻干擾;

由電網(wǎng)絡(luò)中的峰脈沖所產(chǎn)生的干擾;由印刷電路板中的電路和電子元件之間存在的耦合電容而產(chǎn)生的感應(yīng)干擾;由儀表電路中變壓器以及線圈之間的漏磁，通電導(dǎo)線之間的電磁耦合而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾;由電子線路內(nèi)部的漏電、傳感器緣體的緣性能下降使得漏電電流增加而產(chǎn)生的漏電流感應(yīng)干擾。這些干擾容易引起在傳感器的工作過(guò)程中，其輸出信號(hào)與相對(duì)應(yīng)的參數(shù)信號(hào)不致，并且其差值是無(wú)規(guī)律隨機(jī)的，而在被測(cè)量的參數(shù)穩(wěn)定的狀況下，傳感器的輸出值和被

測(cè)量參數(shù)所相應(yīng)的信號(hào)數(shù)值的差異表現(xiàn)為穩(wěn)定的或周期變化的值。

干擾的種類分為：常模干擾、共模干擾、長(zhǎng)時(shí)干擾和意外瞬時(shí)干擾。

常模干擾主要是指干擾信號(hào)在往返兩條線路上具有致性，由于在儀器設(shè)備的附近有較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，使得儀器設(shè)備因交變磁場(chǎng)的影響產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)而形成干擾，這種干擾的清除是很難的。

共模干擾是指干擾信號(hào)在兩條線路上各流過(guò)部分，將地作為公共端，而信號(hào)電流只在往返兩個(gè)線路中流過(guò)。共模干擾是由于儀器設(shè)備的對(duì)地漏電、地電位差以及線路本身有對(duì)地干擾等。由于線路的不平衡狀態(tài)，共模干擾就會(huì)轉(zhuǎn)變成常模干擾，那就很難除掉。

長(zhǎng)時(shí)干擾是指長(zhǎng)期存在的干擾，此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長(zhǎng)期存在且變化不大，如電源線或鄰近動(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的工頻干擾意外瞬時(shí)干擾主要是在設(shè)備操作時(shí)發(fā)生，如合閘、分閘，有時(shí)在雷電發(fā)生或無(wú)線電設(shè)備工作的瞬時(shí)發(fā)生。

干擾發(fā)生時(shí)儀表顯示數(shù)值亂跳，傳感器的輸出值與實(shí)際參數(shù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值不吻合，并且其誤差是隨機(jī)的、沒(méi)有規(guī)律的。當(dāng)被測(cè)參數(shù)穩(wěn)定時(shí)，傳感器的輸出值與實(shí)際參數(shù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值的差值，為穩(wěn)定或呈現(xiàn)周期性變化的值。同時(shí)，交流伺服設(shè)備在工作時(shí)會(huì)通過(guò)電源對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。

二、干擾的解決方法

對(duì)于電網(wǎng)絡(luò)的干擾，我們運(yùn)用硬件與軟件相結(jié)合的方法;在硬件方面可以在儀器電源的輸入端加裝干擾控制器，該控制器具有頻譜均衡的工作原理能夠?qū)⒎迕}沖干擾的電壓分配到不同的頻率上，也可以利用電磁共振的原理在電源的輸入端裝備隔離變壓器，以及應(yīng)用峰脈沖到來(lái)時(shí)壓敏電阻的阻值會(huì)下降的原理，在電源的輸入端并接入壓敏電阻，使得儀器設(shè)備從電源分到的電壓降低，從而來(lái)削弱消除峰脈沖的干擾。為了防止儀器設(shè)備之間的相互干擾將交流伺服驅(qū)動(dòng)器等大型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電源與儀器儀表的控制電源分開(kāi)電，同時(shí)利用噪聲濾波器來(lái)仰制并消除交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其他設(shè)備的干擾。

在軟件方面可運(yùn)用編程來(lái)進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是通過(guò)程序來(lái)控制可控硅瞬間導(dǎo)通不采樣，有效地消除周期性的干擾。在設(shè)備中采用抵抗隨機(jī)干擾非常有效的運(yùn)用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高性能抗干擾電源，它能把高峰的擾動(dòng)脈沖電壓轉(zhuǎn)換成低的峰值電壓，而干擾脈沖的能量不變，從而就能夠大地提高儀器儀表及傳感器的抗*力。現(xiàn)在軟件濾波技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于智能傳感器及智能儀器儀表當(dāng)中，個(gè)數(shù)字濾波程序可以用于多個(gè)輸入通道，甚至對(duì)干擾頻率很低的信號(hào)也可以濾波，其常用的軟件濾波方法主要有：平均值濾波、中值濾波、限幅濾波和慣性濾波。平均值濾波：也稱線性濾波，就是把 M 次采樣的平均值作為濾波器的輸出，也能夠根據(jù)需要來(lái)增加采樣值的比重，從而形成加權(quán)平均值濾波;中值濾波：就是把 M 次連續(xù)采樣的值進(jìn)行大小的排序，取結(jié)果的中間值來(lái)作為濾波器的輸出，能夠有效地消除隨機(jī)脈沖噪聲干擾;限幅濾波，也稱程序判斷濾波法，它是依據(jù)采樣周期和真實(shí)信號(hào)的變化率來(lái)確定相鄰兩次采樣的大可能的差值 m，然后將此次采樣與前次采樣的差值與差值 m 進(jìn)行比較，則小于或等于 m 的信號(hào)就作為是有效信號(hào)，而大于 m 的信號(hào)就認(rèn)為是噪聲干擾。

慣性濾波，又稱階低通濾波，是使用軟件編程的方法實(shí)現(xiàn) RC 低通濾波器的作用，適用于波動(dòng)頻繁變化的信號(hào)。

對(duì)于信號(hào)傳輸方面的干擾，我們通過(guò)光電耦合隔離的措施來(lái)進(jìn)行解決，光電耦合隔離能夠有效地仰制消除峰脈沖干擾以及其他各種噪聲干擾，從而大地提高了信號(hào)傳輸過(guò)程中的信噪比，雖然噪聲干擾的電壓幅度較大，但是能量較小，因此只能形成微弱的電流。此外信號(hào)在傳輸?shù)臅r(shí)由于要受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)等因素的干擾，因此采用雙絞股屏蔽線差分信號(hào)傳輸?shù)姆椒▉?lái)傳輸信號(hào)，能有效地抑制和消除電磁感應(yīng)、漏電流感應(yīng)以及射頻等干擾的影響。在信號(hào)傳輸方面我們應(yīng)盡量采用電流信號(hào)來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，因?yàn)殡娏餍盘?hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中相對(duì)于電壓信號(hào)在遭受周圍環(huán)境的干擾及傳輸距離等因素的影響方面要小些。

而有源數(shù)字元器件在開(kāi)關(guān)的瞬時(shí)其電流會(huì)在線路上快速變化，這種變化會(huì)在導(dǎo)線及電感上產(chǎn)生正的或負(fù)的電壓降，從而造成干擾的形成。此外，在電器中的頻率設(shè)備等也同樣會(huì)產(chǎn)生干擾，這種窄帶頻率的*通過(guò)耦合進(jìn)入電源線路進(jìn)行傳播，我們可以通過(guò)低通濾波器來(lái)濾除這些高頻的干擾電壓。

同時(shí)我們通過(guò)接地技術(shù)的處理來(lái)有效地消除干擾的影響。在低電平放大電路中要充分合理地使用接地的作用來(lái)抑制噪聲的干擾，當(dāng)使用單個(gè)電源給多個(gè)傳感器或儀器儀表時(shí)，應(yīng)盡量減少接地電阻傳導(dǎo)引起的干擾。對(duì)于有多個(gè)電源以及多個(gè)傳感器或儀器儀表的系統(tǒng)就要求全面考慮綜合判斷以確定地線的連接方法，通常對(duì)于所有的電源，都應(yīng)當(dāng)將地線匯聚集中到同個(gè)公共端再連接到系統(tǒng)的公共端上，使得能夠有效地抑制或消除干擾。

現(xiàn)在還有穩(wěn)壓、抑制共模干擾和軟件補(bǔ)償?shù)瓤垢蓴_技術(shù)。為了電網(wǎng)電壓波動(dòng)產(chǎn)生的干擾，現(xiàn)在的智能傳感器和儀器儀表開(kāi)發(fā)了由集成穩(wěn)壓電路組成的串聯(lián)調(diào)整電源及 DC-DC 穩(wěn)壓電源;此外運(yùn)用提高差分放大器的輸入阻抗或降低信號(hào)源的內(nèi)阻，來(lái)抑制或消除共模干擾的影響;當(dāng)前普遍使用的是軟件技術(shù)。由于外界環(huán)境因素變化而使得參數(shù)發(fā)生改變，而造成偏差。我們可以通過(guò)軟件的方法來(lái)根據(jù)外界環(huán)境因素的變化及所產(chǎn)生誤差的情況來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償修正。

三、小結(jié)

抗干擾技術(shù)是門多學(xué)科的技術(shù)，干擾有多種多樣，不同的干擾要用不同處理方法。因而我們?cè)诠ぷ髦袘?yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)生干擾的原因進(jìn)行認(rèn)真地分析研究，采取措施合理布局，從而保障傳感器及儀器儀表使用的穩(wěn)定可靠。