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汽車衡模拟傳感器的幹擾原因及解決方法

來源:http://zhongte95048.cn/news/80.html    發布時間:2019-06-22    點擊:132

汽車衡模拟傳感器的幹擾原因及解決方法



   現在傳感器技術已經廣泛應用在工業生産科學研究和文化教育等領域以及日常生活中,但在實際運用過程中對傳感器的影響因素頗多,就像是在生産中使用的大功率電機設備在運行啟動的瞬間會産生幾百伏乃至于上千伏的尖峰脈沖電壓,從而影響到傳感器的正常工作在生産現場由于存在着大量的電場和磁場,而它們的變化都會影響到傳感器乃至整個檢測系統的正常工作因此提高傳感器的抗幹擾能力是傳感器技術的必備要求因而要加強傳感器的抗幹擾能力,就必須查清幹擾産生的原因及幹擾的工作方式,從而采取相應的措施來預防并清除幹擾,确保傳感器的作用發揮到好的效果我們通常使用的模拟稱重傳感器其輸出信号都是微小信号,需要經過放大、處理整形才能達到 A/D 轉換所需要的标準信号,再傳輸給稱重控制儀表進行運算處理顯示出結果,而在此過程中會産生很多不确定的幹擾因素,因此需要設計人員充分考慮幹擾問題對模拟稱重傳感器及稱重控制儀表的影響,采用模塊化的設計措施來有效地抑制消除幹擾提高稱重傳感器設備的準确可靠


幹擾的産生原因及種類

幹擾的産生原因主要有:由大型動力設備在啟動或停止等操作時産生的高次諧波射頻幹擾;由供電網絡中的尖峰脈沖所産生的幹擾;由印刷電路闆中的電路和電子元件之間存在的耦合電容而産生的感應幹擾;由儀表電路中變壓器以及線圈之間的漏磁,通電導線之間的電磁耦合而産生的電磁感應幹擾;由電子線路内部的漏電傳感器絕緣體的絕緣性能下降使得漏電電流增加而産生的漏電流感應幹擾這些幹擾容易引起在傳感器的工作過程中,其輸出信号與相對應的參數信号不一緻,并且其差值是無規律随機的,而在被測量的參數穩定的狀況下,傳感器的輸出值和被測量參數所相應的信号數值的差異表現為一穩定的或周期變化的值

幹擾的種類分為:常模幹擾共模幹擾長時幹擾和意外瞬時幹擾

常模幹擾主要是指幹擾信号在往返兩條線路上具有一緻性,由于在儀器設備的附近有較強的交變磁場,使得儀器設備因交變磁場的影響産生電動勢而形成幹擾,這種幹擾的清除是很難的

共模幹擾是指幹擾信号在兩條線路上各流過一部分,将地作為公共端,而信号電流隻在往返兩個線路中流過共模幹擾是由于儀器設備的對地漏電地電位差以及線路本身有對地幹擾等由于線路的不平衡狀态,共模幹擾就會轉變成常模幹擾,那就很難除掉

長時幹擾是指長期存在的幹擾,此類幹擾的特點是幹擾電壓長期存在且變化不大,如電源線或鄰近動力線的電磁幹擾都是連續的工頻幹擾意外瞬時幹擾主要是在設備操作時發生,如合閘分閘,有時在雷電發生或無線電設備工作的瞬時發生幹擾發生時儀表顯示數值亂跳,傳感器的輸出值與實際參數相對應的信号值不吻合,并且其誤差是随機的沒有規律的當被測參數穩定時,傳感器的輸出值與實際參數相對應的信号值的差值,為一穩定或呈現周期性變化的值同時,交流伺服設備在工作時會通過電源對其它設備産生幹擾

 

幹擾的解決方法

對于供電網絡的幹擾,我們運用硬件與軟件相結合的方法;在硬件方面可以在儀器電源的輸入端加裝幹擾控制器,該控制器具有頻譜均衡的工作原理能夠将尖峰脈沖幹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,以及應用尖峰脈沖到來時壓敏電阻的阻值會下降的原理,在電源的輸入端并接入壓敏電阻,使得儀器設備從電源分到的電壓降低,從而來削弱消除尖峰脈沖的幹擾為了防止儀器設備之間的相互幹擾将交流伺服驅動器等大型設備的驅動電源與儀器儀表的控制電源分開供電,同時利用噪聲濾波器來仰制并消除交流伺服驅動器對其他設備的幹擾

在軟件方面可運用編程來進行時間濾波,也就是通過程序來控制可控矽瞬間導通不采樣,有效地消除周期性的幹擾在設備中采用抵抗随機幹擾非常有效的運用頻譜均衡法設計的高性能抗幹擾電源,它能把高尖峰的擾動脈沖電壓轉換成低的峰值電壓,而幹擾脈沖的能量不變,從而就能夠大大地提高儀器儀表及傳感器的抗幹擾能力現在軟件濾波技術已經被廣泛應用于智能傳感器及智能儀器儀表當中,一個數字濾波程序可以用于多個輸入通道,甚至對幹擾頻率很低的信号也可以濾波,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,也能夠根據需要來增加采樣值的比重,從而形成加權平均值濾波;中值濾波:就是把 次連續采樣的值進行大小的排序,取結果的中間值來作為濾波器的輸出,能夠有效地消除随機脈沖噪聲幹擾;限幅濾波,也稱程序判斷濾波法,它是依據采樣周期和真實信号的變化率來确定相鄰兩次采樣的可能的差值 m,然後将此次采樣與前次采樣的差值與差值進行比較,則小于或等于的信号就作為是有效信号,而大于的信号就認為是噪聲幹擾

慣性濾波,又稱一階低通濾波,是使用軟件編程的方法實現 RC 低通濾波器的作用,适用于波動頻繁變化的信号

對于信号傳輸方面的幹擾,我們通過光電耦合隔離的措施來進行解決,光電耦合隔離能夠有效地仰制消除尖峰脈沖幹擾以及其他各種噪聲幹擾,從而極大地提高了信号傳輸過程中的信噪比,雖然噪聲幹擾的電壓幅度較大,但是能量較小,因此隻能形成微弱的電流此外信号在傳輸的時由于要受到電場磁場等因素的幹擾,因此采用雙絞股屏蔽線差分信号傳輸的方法來傳輸信号,能有效地抑制和消除電磁感應漏電流感應以及射頻等幹擾的影響在信号傳輸方面我們應盡量采用電流信号來進行信号的傳輸,因為電流信号在傳輸的過程中相對于電壓信号在遭受周圍環境的幹擾及傳輸距離等因素的影響方面要小一些而有源數字元器件在開關的瞬時其電流會在線路上快速變化,這種變化會在導線及電感上産生正的或負的電壓降,從而造成幹擾的形成此外,在電器中的頻率設備等也同樣會産生幹擾,這種窄帶頻率的幹擾能通過耦合進入電源線路進行傳播,我們可以通過低通濾波器來濾除這些高頻的幹擾電壓同時我們通過接地技術的處理來有效地消除幹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抑制噪聲的幹擾,當使用單個電源供給多個傳感器或儀器儀表時,應盡量減少接地電阻傳導引起的幹擾對于有多個電源以及多個傳感器或儀器儀表的系統就要求全面考慮綜合判斷以确定地線的連接方法,通常對于所有的電源,都應當将地線彙聚集中到同一個公共端再連接到系統的公共端上,使得能夠有效地抑制或消除幹擾

現在還有穩壓抑制共模幹擾和軟件補償等抗幹擾技術為了電網電壓波動産生的幹擾,現在的智能傳感器和儀器儀表開發了由集成穩壓電路組成的串聯調整電源及 DC-DC 穩壓電源;此外運用提高差分放大器的輸入阻抗或降低信号源的内阻,來抑制或消除共模幹擾的影響;當前普遍使用的是軟件技術由于外界環境因素變化而使得參數發生改變,而造成偏差我們可以通過軟件的方法來根據外界環境因素的變化及所産生誤差的情況來進行補償修正

小結

 抗幹擾技術是一門多學科的技術,幹擾有多種多樣,不同的幹擾要用不同處理方法因而我們在工作中應當對産生幹擾的原因進行認真地分析研究,采取措施合理布局,從而保障傳感器及儀器儀表使用的穩定可靠


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