3.3傳感器電路中加入濾波環節

　　在放大電路中，頻帶越寬，噪聲也越大，而有用信號的頻率往往在一定范圍內，故可在電路中加入濾波環節，濾除或盡可能衰減干擾信號，以達到提高信噪比抑制干擾的目的。濾波技術對抑制經導線耦合到電路的干擾特別有效，將相應頻帶的濾波器接入信號傳輸通道中，各種濾波器是抑制差模干擾的有效措施之一。在自動檢測系統中常用的濾波器有：

　　(1)RC濾波器。當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時，利用小體積、低成本的無源RC濾波器將會對串模干擾有較好的抑制效果。

　　(2)交流電源濾波器。電源網絡吸收了各種高、低頻噪聲，對此常用LC濾波器來抑制混入電源的噪聲，例如100μH的電感、0.1μF的電容組成的高頻濾波器能吸收中短波段的高頻噪聲干擾。

　　(3)直流電源濾波器。直流電源往往為幾個電路所共用，為了避免通過電源內阻造成幾個電路間相互干擾，應該在每個電路的直流電源上加上RC或LC退耦濾波器，用來濾除低頻噪聲。

　　3.4通過負反饋電路來抑制噪聲

　　負反饋電路可以通過反饋信號的取樣、控制來穩定電路，提高放大器的信噪比，使放大電路的動態性能獲得多方面的改善。負反饋信號可以穩定電路的靜態工作點，從而穩定電路的溫度、電流、電壓等多項參數。在多級電路中，第一級電路因為是原始小信號，因此經常采用的是有較大增益的共射電路組態。除非是特殊需要，共射組態電路往往是不加負反饋的。所以第一級電路產生的噪聲只能通過后級的負反饋電路來抑制。對于多級電路而言，通過負反饋信號穩定本級的靜態工作點，可以抑制本級電路噪聲的產生和傳播。因此在多級電路中，負反饋電路是抑制噪聲的一個重要手段。

　　3.5抑制和減少輸入端偏置電路的噪聲

　　輸入端偏置電路噪聲一般是由輸入端偏置分流電阻產生的。當流過偏置電阻的直流電流過大時就會使能量過剩從而產生電流噪聲。如果選擇合適的偏置電路，噪聲就可以通過旁路電容短接入地，可以抑制噪聲輸出，減小對下一級電路的影響。另外優質的信號源也是電路抗干擾的重要保證。

　　4減少傳感器電路干擾的措施

　　4.1合理布局

　　合理的電路布局可以減少不同工作頻段電路之間的相互干擾，同時也使對干擾信號的濾除變得相對簡單。

　　4.1.1電源布線的抗干擾措施

　　在布線時，首先要將交流電源部分與直流電源部分分開，不要共用接地導線，就是把“交流地”和“直流地”分開，減少噪聲通過地線串擾。另外，在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。配置去耦電容可以抑制因負載變化而產生的噪聲。具體配置方法是在電源輸入端接一個10～100μF的電解電容，如果印制電路板的位置允許，采用100μF以上的電解電容的抗干擾效果會更好。在電源線布線時，根據印制電路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻。同時，使電源線、地線的走線和數據信號傳遞的方向一致，有助于增強抗干擾能力。

　　4.1.2元器件布局的抗干擾措施

　　(1)抑制電磁干擾。相互可能產生影響或干擾的元器件，應當盡量分開或采取屏蔽措施。要設法縮短高頻部分元器件之間的連線，減小它們的分布參數和相互間的電磁干擾(如果需要對高頻部分使用金屬屏蔽罩，還應該在板上留出屏蔽罩占用的面積)。易受干擾的元器件不能離得太近。強電部分(220V)和弱電部分(直流電源供電)、輸入級和輸出級的元件應當盡量分開。直流電源引線較長時，要增加濾波元件，防止50Hz干擾。揚聲器、電磁鐵、永磁式儀表等元件會產生恒定磁場，高頻變壓器、繼電器等會產生交變磁場。這些磁場不僅對周圍元件產生干擾，同時對周圍的印制導線也會產生影響。這類干擾要根據情況區別對待，一般應該注意幾點：減少磁力線對印制導線的切割，確定兩個電感類元件的位置時，盡量使它們的磁場方向相互垂直，減少彼此間的耦合;對干擾源進行磁屏蔽，屏蔽罩要良好接地;使用高頻電纜直接傳輸信號時，電纜的屏蔽層應一端接地。

　　(2)抑制熱干擾。溫度升高造成的干擾，在印制板設計中也應該引起注意。在排版設計印制板的時候，應采取措施進行元器件之間的熱隔離。比如對于溫度敏感的元器件，如晶體管、集成電路和其他熱敏元件、大容量的電解電容器等，不宜放在熱源附近或設備內的上部。電路長期工作引起溫度升高，會影響這些元器件的工作狀態及性能。

　　4.1.3地線布置的抗干擾措施

　　為克服這種由于地線布設不合理而造成的干擾，在設計印制電路時，應當盡量避免不同回路的電路同時流經某一段共用地線。特別是在高頻電路和大電流回路中，更要講究地線的接法。把“交流地”和“直流地”分開，是減少噪聲通過地線串擾的有效方法。

　　4.2接地技術

　　接地技術是抑制干擾的有效技術之一，是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾，同時可提高測試系統的可靠性，減少系統自身產生的干擾因素。接地的目的有兩個：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的，傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要求接地電阻在10Ω以下;屏蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路，以防干擾測量裝置。接地電阻應小于0.02Ω;信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線，它本身可能與大地是絕緣的。信號地線又分為模擬信號地線和數字信號地線，模擬信號一般較弱，故對地線要求較高;數字信號一般較強，故對地線要求可低一些。

　　不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求，必須選擇合適的接地方法，常用接地方法有一點接地和多點接地。

　　4.2.1一點接地

　　在低頻電路中一般建議采用一點接地，它有放射式接地線和母線式接地線路。放射式接地就是電路中各功能電路直接用導線與零電位基準點連接;母線式接地就是采用具有一定截面積的優質導體作為接地母線，直接接到零電位點，電路中的各功能塊的地可就近接在該母線上。這時若采用多點接地，在電路中會形成多個接地回路，當低頻信號或脈沖磁場經過這些回路時，就會引起電磁感應噪聲，由于每個接地回路的特性不同，在不同的回路閉合點就產生電位差，形成干擾。為避免這種情況，最好采用一點接地的方法。

　　傳感器與測量裝置構成一個完整的檢測系統，但兩者之間可能相距較遠。由于工業現場大地電流十分復雜，所以這兩部分外殼的接大地點之間的電位一般是不相同的;若將傳感器與測量裝置的零電位在兩處分別接地，即兩點接地，則會有較大的電流流過內阻很低的信號傳輸線產生壓降，造成串模干擾。因此這種情況下也應該采用一點接地方法。

　　4.2.2多點接地

　　一般建議高頻電路采用多點接地。高頻時，即使一小段地線也將有較大的阻抗壓降，加上分布電容的作用，不可能實現一點接地，因此可采用平面式接地方式，即多點接地方式，利用一個良好的導電平面體(如采用多層線路板中的一層)接至零電位基準點上，各高頻電路的地就近接至該導電平面體上。由于導電平面體的高頻阻抗很小，基本保證了每一處電位的一致，同時加設旁路電容等減少壓降。因此，這種情況要采用多點接地方式。

　　4.3屏蔽技術

　　采用屏蔽技術可以有效防止電場或磁場的干擾。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

　　4.3.1靜電屏蔽

　　用銅或鋁等導電性良好的金屬為材料，制作密閉的金屬容器，并與地線連接，把需要保護的電路置于其中，使外部干擾電場不影響其內部電路，反過來，內部電路產生的電場也不會影響外電路。例如傳感器測量電路中，在電源變壓器的初級和次級之間插入一個留有縫隙的導體，并把它接地，可以防止兩繞組之間的靜電耦合。

　　4.3.2電磁屏蔽

　　對于高頻干擾磁場，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內產生電渦流，消耗干擾磁場的能量，渦流磁場抵消高頻干擾磁場，從而使被保護電路免受高頻電磁場的影響。若電磁屏蔽層接地，同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質網狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。屏蔽材料必須選擇導電性能良好的低電阻材料，如銅、鋁或鍍銀銅等。

　　4.3.3低頻磁屏蔽

　　干擾如為低頻磁場，這時的電渦流現象不太明顯，只用上述方法抗干擾效果并不太好，因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層，以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內部，使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步將其接地，又同時起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

　　基于以上3種常用的屏蔽技術，因此在干擾比較嚴重的地方，可以采用復合屏蔽電纜，即外層是低頻磁屏蔽層，內層是電磁屏蔽層，達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題，否則其傳輸效率、靈敏度都要變低，必須對傳感器進行靜電屏蔽，而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術，一般稱之為驅動電纜技術。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生電容。

　　4.4隔離技術

　　在接口電路中，如出現兩點以上接地時，可能引入共阻耦合干擾和地環路電流干擾。抑制這類干擾的方法是采用隔離技術。通常有電磁隔離和光電隔離兩種。

　　4.4.1電磁耦合隔離

　　利用隔離變壓器來切斷環流，由于地環路則被切斷，兩電路有獨立的地電位基準，因而不會造成干擾，信號通過耦合形式進行傳遞。

　　4.4.2光電耦合隔離

　　光電耦合器是一種電-光-電的耦合器件，它由發光二極管和光電晶體管封裝組成，其輸入與輸出在電氣上是絕緣的，因此，這種器件除了用于做光電控制外，現在被越來越多的用于提高系統的抗共模干擾能力。這樣即使輸入回路有干擾，只要它在門限之內，就不會對輸出造成影響上海三廣主要經營集成電路、偏冷們芯片、電流傳感器、電壓傳感器、電流變送器、電壓變送器、開關電源、進口currentsensor、accurrentsensor、電流開關currentswitch、accurrentswitch和電流感應開關currentsensingswitch、accurrentsensingswitch以及各種常用電子元件，下設一獨資子公司，三廣景芮，主要從事工業設備的維修：線路板維修、變頻器維修、PLC維修、電源維修已經醫療設備的維修DR維修、東芝CT維修和X光機維修。。

　　4.5其他抗干擾技術

　　(1)穩壓技術。目前智能傳感器及儀器儀表開發中常用的穩壓電源有兩種：一種是由集成穩壓芯片提供的串聯調整電源，另一種是DC-DC穩壓電源，這對防止電網電壓波動干擾儀器正常工作十分有效。

　　(2)抑制共模干擾技術。采用差分放大器，提高差分放大器的輸入阻抗或降低信號源內阻可大大降低共模干擾的影響。

　　(3)軟件補償技術。外界因素如溫濕度變化等也會引起某些參數的變化，造成偏差。可以利用軟件根據外界因素的變化和誤差曲線進行修正，去掉干擾。

　　5結語

　　抗干擾是一個非常復雜、實踐性很強的問題，一種干擾現象可能是由若干因素引起的。因此，在傳感器電路以及測控系統的設計中，不僅應預先采取抗干擾措施，在調試過程中還應及時分析出遇到的現象，對傳感器及其系統的電路原理、具體布線、屏蔽、電源的抗干擾能力、數字地或模擬地的處理以及防護形式不斷改進，以提高電路的可靠性和穩定性。