1、5.4 抑制电磁干扰的基本措施5.4.1 屏 蔽 在检测系统或电子装置中，有时需要将电力线或磁力线的影响限定在某个范围或阻止它们进入某个范围。这种将防止静电的或电磁的相互感应所采用的上述措施称为“屏蔽”。屏蔽的目的是隔断“场”的耦合，即抑制各种场的干扰。屏蔽的种类可分为静电屏蔽，电磁屏蔽和磁屏蔽。1.静电屏蔽原理2.电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生涡流，再利用涡流产生的磁场抵消或削弱高额干扰磁场的影响，从而达到屏蔽的效果。电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的影响，对于低频磁场的干扰其屏蔽效果是非常小的。2.电磁屏蔽（续）电磁屏蔽依靠涡流产生作
2、用，因此必须用良导体如铜、铝等做屏蔽层。如果考虑高频集肤效应，高频涡流仅流过屏蔽层的表面一层，因此屏蔽层的厚度只需考虑机械强度就可以了。主动屏蔽和被动屏破的比较3.低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是利用铁磁性材料磁导率高、磁阻小，对磁场有分路作用。为了保护磁敏器件不受低频磁场的干扰，采用高导磁材料做屏蔽层，可将器件置于屏蔽层内，由于铁磁材料的磁阻比内部空气磁阻小得多，磁力线主要通过屏蔽层从而保护内部器件不受外界磁场的影响。同理，若将电源变压器、偏转线圈等干扰源用铁磁材料包住，则可保护外界环境不受干扰源的漏磁影响。5.4.2 接 地 将电路、单元与充作信号电位公共参考点的接地面实行低阻抗连接，称为接地。将
3、电路、设备的地线或接地面与大地实行低阻抗连接称为接大地。在电子设备中，接地是抑制干扰的主要方法之一。若能把屏蔽、滤波和接地正确地结合起来使用，就能较好地解决大部分噪声干扰问题。所以，对接地的设计、接地方式的选择相接地工艺技术必须充分的注意。(1)给出电路、单元和设备的零电位基准面，构成电信号的通路，以保证电子设备的正常工作；(2)防止在设备外壳或屏蔽层上由于电荷积聚、电压上升而造成人身不安全，或引起火花放电；(3)将设备机完成屏蔽层等接地，给高频干扰电压形成一个低阻抗通路，以防止它对电子设备的干扰。1.接地的目的与作用 从防止干扰角度出发，接地设计耍注意两点：减少公共地线阻抗和断开地环路，以避
4、免受磁场耦合和地电位差的影响。1.接地的目的与作用（续）2.地线的种类 (1)保护接地线(保安地线)。出于安全防护目的，将电气设备和电子测量装置的外壳与屏蔽层接地用的地线，与大地连接在一起。例如，作为三相四线制电源电网的零线、电气设备的机壳、底盘以及避雷针等都需要接大地，这就是保护接地线，2.地线的种类（续1）(2)信号地线。电子装置中的地线，除特别说明接大地的以外，一般都是指作为电信号的基准电位的信号地线。电子装置的接地是抑制干扰、保证电路工作性能稳定可靠的关键。信号地线既是各级电路中静、动态电流的通道，又是各级电路通过某些共同的接地阻抗而相互偶合，从而引起内部干扰的环节。信号地线又可分为模
5、拟信号地线和数字信号地线两种。模拟信号地线是模拟信号的零信号公共线，因为模拟信号一般较弱，因此对模拟信号地线要求较高。数字信号地线是数字信号的零电平公共线，由于数字信号一般较强，故对数字信号地线的要求可低些。为了避免模拟信号地线与数字信号地线之间的相互干扰，二者应分别设置。2.地线的种类（续2）(3)信号源地线。传感器可看作测量装置的信号源。通常传感器装设在生产现场，而显示、记录等测量装置则安装在离现场有一定距离的控制室内，在接地要求上二者不同、有差别。信号源地线是传感器本身的零信号电位基准公共线。2.地线的种类（续3）(4)负载地线。负载的电流一般较前级信号电流大得多，负载地线上的电流在地线
6、上产生的干扰作用也大，因此负载地线和测量放大器的信号地线也有不同的要求。有时二者在电气上是相互绝缘的，它们之间通过磁耦合或光耦合来传输信号。2.地线的种类（续4）在电子装置中，上述四种地线一般应分别设置。在电位需要连通时，可选择合适的位置作一点相连以消除各地线之间的相互干扰。2.地线的种类（续5）3.低频电路一点接地准则 为了使屏蔽在防护电测装置不受外界电场的电容性或电阻性漏电影响，应将屏蔽接大地。通常把大地看作等电位体，但由于各种原因，实际上大地各处的电位是不相等的。如果一个测量系统两点接地，则这两点之间的地电位差将引起干扰，加上各种接地电流的流通，也会使同一接地系统上的各点电位不一致，这样
7、又给电路引进了内部干扰。如果采用“一点接地”，就可以有效地抑制和削弱这些干扰。因此对一个测量电路只能一个测量电路只能“一点接地一点接地”。3.低频电路一点接地准则（续1）(1)单级电路的一点接地3.低频电路一点接地准则（续2）(2)多级电路的一点接地3.电路一点接地准则（续4）(3)测量系统的一点接地在频率为1MHz以下时才采用一点接地方式;对于高频电路，当地线长度等于l4波长的奇数倍时，地线阻抗就会变得很高，这时地线变成了天线，而向外辐射噪声。为防止幅射干扰，地线长度应小于信号波长的120。如果地线长度超过信号波长的120则应采用多点接地。3.高频电路的多点接地原则3.强电地线与信号地线分开
8、设置 所谓强电地线，主要是指电源地线、大功率负载地线等，它们上边流过的电流大，在地线电阻上会产生毫伏或伏级电压降。若这种地线与信号地线共用，就会产生很强的干扰。因此，信号地线与强电地线分别设置。3.模拟信号地线与数字信号地线分开设置 数字信号一般比较强，而且是交变的脉冲，流过它的地线电流也是脉冲。模拟信号比较弱。如果两种信号共用一条地线，数字信号就会通过地线电阻对模拟信号构成干扰，故这两种地线应分开设置。4.接地方法 （1）埋没铜板：把面积约为1m2、厚为l一2mm的铜板埋在地下1米深处作为接地电极，用导线引出地面。在铜板周围放上木碳，使它有充分的吸水量，以减小接地电阻。（2）接地棒：通常用长
9、30一40cm的一头尖的金属棒，将其数根并排埋在地下，其方法同于埋铜板。这种方法，作为临时地线是根方便的。（3）网状(辐射状)地线：将许多根直径为2mm的裸铜线，埋在挖掘成网状沟道中，并把每根线的一端集束在一起(要焊接)作为接地电极。地沟深为lm以上。对于要求较高的机房，可采用这种方法。5.地线浮置 浮置又称浮空、浮接，它指的是电子设备的输入信号放大器公共线(即模拟信号地)不接机壳或大地，测量放大器与机壳或大地之间无直流联系。浮置的目的是阻断干扰电流的通路。检测系统或电子设备的测量电路被浮置后，由于共模干扰电流可大大减小，因此其共模抑制能力极大提高。这里应该指出的是只有在对电路要求高、且采用多
10、层屏蔽的条件下，才采用浮置技术。测量电路的浮置应该包括该电路的供电电源，即对这种俘置的测量电路的供电系统应该是单独的浮置供电系统，否则浮置将是无效的。5.4.3 对称电路对称电路又称平衡电路。它是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其它导线的结构对称，且对应的阻抗相等,使负载上的噪声电压互相抵消.5.4.4 隔离技术1.电磁隔离 加入隔离变压器后，两电路之间电的联系被切断，以磁的形式传递信号，从而抑制了Vcm的影响。微机的电源隔离2.光电隔离微机的光电隔离3.隔离放大器 隔离放大器主要用于要求共模干扰抑制比高的模拟电信号的传递过程中，例如由微机组成的系统中，输入为微弱的
11、模拟信号、环境干扰较大、对信号传递精度要求又高，这时考虑采用在信号进入微机接口前加入隔离放大器，以保证系统的性能。5.4.5 滤 波 滤波是一种只允许某一频带信号通过或只阻止某一频带信号通过的抑制干扰措施之一。(1)电源滤波交流和直流两种供电方式，不管哪种供电方式都可能由电源本身和电源线引进干扰 (2)信号滤波 从工业现场检测得到的信号，经传输线送入电子设备或微机的接口电路。在获取和传输信号的过程中，可能会引进干扰。(3)有源滤波 它与无源滤波器相比，具有能对信号提供一定的增益和缓冲作用(运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗)；它不用电感元件，所以能具有线性特性，且损耗、体积都小等优点。但它的带宽有限。有源滤波器有低通、高通、带通、带阻和移相五种类型。(4)数字滤波 在应用微机构成的检测或控制系统中，当能估计到可能调人微机系统的干扰性质时，可选用有针对性的应用软件滤波，即数字滤波。这种方法在抑制低频干扰和随机出现的尖脉冲干扰中，具有明显的优越性。5.4.5 滤 波
