现代检测技术与系统胡向东电子课件第13章节.ppt

输入信号重复检测方法 输入信号的干扰是叠加在有效电平信号上的一系列离散尖脉冲，作用时间很短。当控制系统存在输入干扰，又不能用硬件加以有效抑制时，可用软件重复检测的方法，达到去除干扰的目的，直到连续两次或连续两次以上的采集结果完全一致时方为有效。若信号总是变化不定，可设定最高次数限额并在达到时给出报警信号。对于来自各类开关型传感器的信号，如限位开关、行程开关、操作按钮等，都可采用这种方法。如果在连续采集数据之间插入延时，则能够对付较宽的干扰。 输出端口数据刷新方法 开关量输出软件抗干扰设计，主要是采取重复输出的方法，这是一种提高输出接口抗干扰性能的有效措施。对于那些用锁存器输出的控制信号，这类措施很有必要。在尽可能短的周期内，将数据重复输出，受干扰影响的设备在还没有来得及响应时，正确的信息又到来，这样就可以及时防止误动作的产生。在程序结构的安排上，可为输出数据建立一个数据缓冲区，在程序的周期性循环体内将数据输出。对于增量控制型设备不能这样重复送数，只有通过检测通道，从设备的反馈信息中判断数据传输的正确与否。在执行重复输出功能时，对于可编程接口芯片，工作方式控制字与输出状态字一并重复设置，使输出模块可靠地工作。 尚辅网 / 第13章　检测系统的抗干扰 13.1 噪声与干扰的危害 13.2 干扰的来源 13.3 干扰的耦合方式 13.4 干扰的抑制方法 学习导航 知识单元与知识点 噪声与电磁干扰的危害； 干扰的来源； 干扰的耦合方式 干扰的抑制方法。 能力点 了解噪声和干扰的基本概念； 了解干扰的危害； 理解干扰的来源、耦合方式和抑制方法。 重难点 重点：噪声与干扰的概念；干扰的来源。 难点：干扰的耦合方式和抑制方法。 学习要求 了解噪声和干扰的基本概念； 了解干扰的危害、来源、耦合方式和抑制方法。 所谓干扰，就是能与被测信号一起被测试仪器检取的非被测信号。 形成电磁干扰有三个要素： 噪声源：指产生噪声干扰的元件、设备或信号。 传播干扰的途径（噪声的耦合和辐射）：指干扰从噪声源传播到敏感器件的通路或媒介，典型的干扰传播途径是导线的传导或空间的辐射。 敏感器件（受扰设备）：指容易被干扰的对象，如：A/D、D/A转换器件、单片机、数字IC、弱信号放大器等。 抗干扰技术就是在电路设计、现场安装与调试中采取适当措施应对电磁干扰，包括抑制噪声源、切断干扰传播途径和提高敏感器件的抗干扰能力，从而保证智能检测系统高质量地正常工作。 13.1 噪声与干扰的危害 噪声是影响检测系统信号检测结果的重要因素，如果能够有效地克服噪声，就可以提高信号检测的灵敏度 噪声无处不在，而且总是与信号共存，在进行信号检测时，应首先设法尽量抑制噪声，然后再提取噪声中的有用信号 噪声是对有用信号的某种不期望的干扰，包括非被测信号或非测量系统所引起的噪声和来自于被测对象、传感器、测量系统内部的噪声两种情况 前者可能是来自于自然界的宇宙射线、电磁干扰或人为引起的开关电火花、较强的广播信号、市电的干扰等，这些外界干扰的影响通过适当的屏蔽措施是可以减小或消除的 后者是由组成电路的器件材料的物理性质及温度等引起电荷载流子不规则运动而产生的自然扰动，是存在于电路内部的一种固有的扰动信号，这些噪声是随机的，不能精确预见，也不能彻底排除，只能设法减少或控制 噪声的类型 热噪声 散粒噪声 暗电流噪声 接触噪声 低频噪声 热噪声 任何电子器件中总有电传导载流子，当处于绝对温度0度以上的一定温度场中，这些载流子将作无规则的热运动，这种无规则的热运动叠加在器件中载流子的有规则定向流动上时，就会引起定向流动的载流子运动偏离而发生起伏，这种无规则的起伏称为热噪声 热噪声的大小与温度、电阻值和电信号的带宽有关。带宽越宽，噪声越大；在其它参数确定的情况下，对于不同频率的电信号，只要其带宽相同，引起的热噪声大小是相同的，故通常称热噪声为“白噪声”。减小热噪声的方法可以是降低温度、缩窄系统允许通过的带宽 散粒噪声 是一种电流噪声。在电子管、双极晶体管和半导体二极管等器件中流动的电流不是平滑和连续的（即不均匀），而是各个载流子流动产生的电流脉冲之和，是微观随机结果的一个宏观平均效应。原因在于这些器件中存在势垒，载流子通过势垒是一个随机发生的独立事件。这种由于载流子各自独立而随机地运动所引起的噪声，称为散粒噪声 散粒噪声都是白噪声。减小散粒噪声的途径包括减小接收器带宽和减小背景光功率（以减小电流强度平均值） 暗电流噪声 有的传感器（如光电式传感器）在热激发载流子等条件下，即使没有信号输入，也会有电流输出，形成暗电流噪声 减小暗电流噪声的方法：降温减小暗电流，或减小接收器带宽 接触噪声 两种不同性质的材料接触时，会造成其导电率发生变化