毕业论文论传感器应用中的抗干扰技术.doc

毕业论文第 1 页 共 17 页开封大学 毕业论文任务书论论文文题题目目 论论传传感感器器应应用用中中的的抗抗干干扰扰技技术术院院 系系 机机电电工工程程学学院院专专 业业 电电子子信信息息工工程程技技术术学学生生姓姓名名 起起迄迄日日期期 指指导导教教师师 毕业论文第 2 页 共 17 页论传感器应用中的抗干扰技术【摘要】：随着自动化平的提高，传感器的应用越来越多但在应用中的各种干扰问题时应用中的一个难题它会影响整个系统的控制精度和准确性，因此在自动化检测系统中应用各种抗干扰措施以提高系统的稳定性和准确性就必不可少，干扰的种类不同，抗干扰措施也会不同关键词】传感器 干扰 抗干扰措施毕业论文第 3 页 共 17 页目录目录1、传感器简介……………………………………………………………………………………………51.1 传感器的定义……………………………………………………………………………………6.1.2 传感器的原理……………………………………………………………………………………62、传感器的用…………………………………………………………………………………………….7 3、干扰源、干扰种类及干扰现象……………………………………………………………………….83.1、 主要干扰源………………………………………………………………………………………83.1.1 从噪声产生的来源分类………………………………………………………………………93.1.2 从干扰的表现形式分类................................................................................................93.1.3 从干扰出现的区域分类……………………………………………………………………...93.1.4 从干扰对电路作用的形式分类…………………………………………………………… .103.2 抑制电磁干扰的基本方法…………………………………………………………………..…….103.2.1 抑制电磁干扰的技术屏蔽技术 ………………………………………………………..….113.3 干扰的现象…………………………………………………………………………………….….12.3.3.1 干扰………………………………………………………………………………………….123.3.2 常会遇到以下几种主要干扰现象…………………………………………………..……..144、抗干扰的措施…………………………………………………………………………………….…..154.1、供电系统的抗干扰设计……………………………………………………………………….…..15.4.2、信号传输通道的抗干扰设计……………………………………………………………………...164.3、局部产生误差的消除………………………………………………………………………...……165 结论…………………………………………………………………………………………….……….146、参考文献………………………………………………………………………………………………167、毕业论文工作进度的安排……………………………………………………………………………17毕业论文第 4 页 共 17 页前言随着信息化的发展，传感器的应用非常广泛，不论是在工业、农业、国防建设，还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域，处处可见传感器的身影。

但在传感器的设计和使用中，都有一个如何使其测量精度达到最高的问题而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度，如：现场大耗能设备多，特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰；工业电网欠压或过压（涉县钢铁厂供电电压在 160V～310V 波动），常常达到额定电压的 35％左右，这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时，甚至几天；各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号会受到干扰，特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚；多路开关或保持器性能不好，也会引起通道信号的窜扰；空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作；此外，现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化，腐蚀性气体、酸碱盐的作用，野外的风沙、雨淋，甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性传感器输出的一般都是小信号，都存在小信号放大、处理、整形以及抗干扰问题，也就是将传感器的微弱信号精确地放大到所需要的统一标准信号(如 1VDC～5VDC 或 4mADC～20mADC)，并达到所需要的技术指标这就要求设计制作者必须注意到传感器电路图上未表示出来的某些问题，即抗干扰问题只有搞清楚传感器的干扰源以及干扰作用方式，设计出消除干扰的电路或预防干扰的措施，才能达到应用传感器的最佳状态。

1、传感器简介1.1 传感器的定义英文名称：transducer / sensor 国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义是： “能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常敏感元件和转换元件组成”传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信毕业论文第 5 页 共 17 页号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求它是实现自动检测和自动控制的首要环节 1.2 传感器的作用人们为了从外界获取信息，必须借助于 感觉器官而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了为适应这种情况，就需要传感器因此可以说，传感器是人类 五官的延长，又称之为电五官 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应此外，还出现了对深化物质认识、开拓 新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器 由此可见， 传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的世界各国都十分重视这一领域的发展相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

毕业论文第 6 页 共 17 页1.21.2 传感器的原理传感器的原理传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应被测信号量的微小变化都将转换成电信号化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号向传感器提供±15V 电源，激磁电路中的晶体振荡器产生 400Hz 的方波，经过 TDA2030 功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器 T1 从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V 的直流电源，该电源做运算放大器 AD822 的工作电源；由基准电源 AD589 与双运放 AD822 组成的高精度稳压电源产生±4.5V 的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及 V/F 转换器的工作电源当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的 mV 级的应变信号通过仪表放大器 AD620放大成 1.5v±1v 的强信号，再通过 V/F 转换器 LM131 变换成频率信号，通过信号环形变压器 T2 从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为 TTL 电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。

由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类大多数传感器是以物理原理为基础运作的化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长 2、传感器的应用常见的： （1）.自动门，利用人体的红外微波来开关门 （2）.烟雾报警器，利用烟敏电阻来测量烟雾浓度，从而达到报警目的 （3）.，数码相机的照相机，利用光学传感器来捕获图象 （4）.电子称，利用力学传感器（导体应变片技术）来测量物体对应变片的压力，从而达到测量重量目的 （5）.水位报警，温度报警，湿度报警，光学报警等都是 …… 智能传感器已广泛应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中例如,它在机器人领域中有着广阔应用前景 ,智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功能 ,可感知各种现象 ,完成各种动作在工业生产中 ,利用传统的传感器无法对某些产品质量指毕业论文第 7 页 共 17 页标(例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等 )进行快速直接测量并控制。

而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量(如温度、压力、流量等 )Cygnus 公司生产了一种 “葡萄糖手表 “,其外观像普通手表一样 ,戴上它就能实现无疼、无血、连续的血糖测试 “葡萄糖手表 “上有一块涂着试剂的垫子 ,当垫子与皮肤接触时 ,葡萄糖分子就被吸附到垫子上 ,并与试剂发生电化学反应 ,产生电流传感器测量该电流 ,经处理器计算出与该电流对应的血糖浓度 ,并以数字量显示 随着自动化水平的提高，传感器的应用越来越多，但在应用中的各种干扰问题是应用中的一个难题，它会影响整个系统的控制精度和准确性因此在它的应用中使用各种抗干扰措施以提高系统的稳定性和准确性就必不可少，干扰的类型不同、干扰的途径不同，抗干扰的技术也不同 3 3、干扰源、干扰种类及干扰现象、干扰源、干扰种类及干扰现象 传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样，具体情况具体分析，对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的，解决的办法是采用模块化的方法，除了基本构件外，针对不同的运行场合，仪器可装配不同的选件以有效地抗干扰、提高可靠性在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前，有必要分析影响模拟传感器精度的干扰源及干扰种类。

3.13.1、、 主要干扰源主要干扰源 （1）静电感应 静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容，使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去，因此又称电容性耦合 （2）电磁感应 当两个电路之间有互感存在时，一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路，这一现象称为电磁感应例如变压器及线圈的漏磁、通电平行导线等 （3）漏电流感应 由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电。