模擬傳感器的抗干擾措施

（2）雙絞屏蔽線長(zhǎng)線傳輸
信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)和地阻抗等干擾因素的影響，采用接地屏蔽線可以減小電場(chǎng)的干擾。雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外，在長(zhǎng)距離傳輸過程中，一般采用差分信號(hào)傳輸，可提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長(zhǎng)線傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現(xiàn)象中的（2）、（3）、（4）種干擾的產(chǎn)生。

3、局部產(chǎn)生誤差的消除
在低電平測(cè)量中，對(duì)于在信號(hào)路徑中所用的(或構(gòu)成的)材料必須給予嚴(yán)格的注意，在簡(jiǎn)單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能產(chǎn)生實(shí)際的熱電勢(shì)。由于它們經(jīng)常是成對(duì)出現(xiàn)，因此盡量使這些成對(duì)的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施，為此一般用熱屏蔽、散熱器沿等溫線排列或者將大功率電路和小功率電路分開等辦法，其目的是使熱梯度減到最小兩個(gè)不同廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(如鎳鉻一康銅線)的接點(diǎn)可能產(chǎn)生0.2mV／℃的溫漂，這相當(dāng)于高精度低漂移的運(yùn)放管(OP·27CP)的溫漂，是斬波放大器(7650CPA)溫漂的兩倍。雖然采用插座開關(guān)、接插件、繼電器等形式能使更換電器元件或組件方便一些，但缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生接觸電阻、熱電勢(shì)或兩者兼而有之，其代價(jià)是增加低電平分辨力的不穩(wěn)定性，也就是說它比直接連接系統(tǒng)的分辨力要差、精度要低、噪聲增加、可靠性降低。因此，在低電平放大中盡可能地不使用開關(guān)、接插件是減少故障、提高精度的重要措施。
在微伏信號(hào)放大電路中，焊錫也可能成為低電平的故障，因?yàn)樵诤稿a的焊點(diǎn)上也產(chǎn)生熱電勢(shì)。因而，在微伏電平的輸入電路中應(yīng)采用特殊的低溫焊錫，比如kesterl544型焊錫，甚至還有這樣的例子：必須在一條線路中仔細(xì)地切斷一處，再用焊錫接起來用于補(bǔ)償另一條線路中搭接處或焊錫點(diǎn)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

4、接地問題處理辦法
在低電平放大電路中合理“接地”是減少“地”噪聲干擾的重要措施，必須予以特別注意。當(dāng)使用單電源供給多只傳感器、儀器儀表時(shí)，應(yīng)該盡量減少接地電阻引進(jìn)的干擾。若供電電源的壓降必須減到最小，則電源“高”端導(dǎo)線也可按相似的方法接線。包括有多個(gè)電源和多個(gè)傳感器、儀器儀表的系統(tǒng)則需要考慮得更多一些，通常不管電源是誰供給，將地線匯集到公共點(diǎn)，然后和系統(tǒng)的公共端接在一起，所有電源1的負(fù)載都回到電源1公共端，所有的電源2負(fù)載都回到電源2的公共端，最后用一條粗導(dǎo)線將公共端連在一起。在多電源系統(tǒng)中，可能需要進(jìn)行判斷性試驗(yàn)，確定地線接法，以達(dá)到最佳的解決方案。
為了便于信號(hào)的傳輸和變換，DINIEC381標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了允許的電流和電壓值。常用的電壓信號(hào)是0V～10V，電流信號(hào)是0mA～20mA或4mA～20mA。這些信號(hào)常用于遠(yuǎn)距離傳輸。電壓信號(hào)在傳輸過程中要受到諸如傳輸距離等條件的限制，而電流信號(hào)在傳輸過程中干擾對(duì)它的影響較小，因此應(yīng)盡量采用電流信號(hào)。測(cè)量回路中如果有接地，在兩個(gè)接地點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)盡量避免其接地。但如果必須接地，這時(shí)就必須將接地回路隔離開，以避免造成測(cè)量誤差。有源數(shù)字元件在開、關(guān)時(shí)會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)快速的電流變化，這個(gè)電流在導(dǎo)線電感上不僅會(huì)引起正的電壓降，而且還會(huì)引起負(fù)的電壓降。這種電壓的改變被當(dāng)作干擾在主線路上傳輸。另外，電源中的換向操作單元（如頻率器）同樣會(huì)產(chǎn)生干擾，這個(gè)干擾作為窄帶頻率能量耦合進(jìn)入導(dǎo)線并傳播。接在后邊的電路必須將這些高頻的干擾電壓通過低通濾波器濾去。

5、軟件濾波
軟件濾波是智能傳感器、儀器儀表所獨(dú)有的，可對(duì)包括頻率很低（如0.01Hz）的干擾信號(hào)在內(nèi)的各種干擾信號(hào)進(jìn)行濾波，而且一個(gè)數(shù)字濾波程序能為多個(gè)輸入通道共用。常用的軟件濾波方法有：

（1）平均值濾波，即把M次采樣的自述平均值作為濾波器的輸出，也可以根據(jù)需要增加新鮮采樣的值的比重，形成加權(quán)平均值濾波；
（2）中值濾波，即把M次連續(xù)采樣值進(jìn)行排序，取其中位值作為濾波器的輸出，這種方法對(duì)緩變過程的脈沖干擾濾波效果良好；
（3）限幅濾波，這種方法是根據(jù)采樣周期和真實(shí)信號(hào)的正常變化率確定相鄰兩次采樣的最大可能差值Δ，將本次采樣和上次采樣的差值小于等于Δ的信號(hào)認(rèn)為是有效信號(hào)，大于Δ的信號(hào)作為噪聲處理。
（4） 慣性濾波，此乃模擬PC濾波器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)，適用于波罷頻繁的有效信號(hào)。

6、其他抗干擾技術(shù)　

（1）穩(wěn)壓技術(shù)
目前智能傳感器及儀器儀表開發(fā)中常用的穩(wěn)壓電源有兩種：一種是由集成穩(wěn)壓芯片提供的串聯(lián)調(diào)整電源，另一種是DC-DC穩(wěn)壓電源，這對(duì)防止電網(wǎng)電壓波動(dòng)干擾儀器正常工作十分有效。
（2）抑制共模干擾技術(shù) 　
采用差分放大器，提高差分放大器的輸入阻抗或降低信號(hào)源內(nèi)阻可大大降低共模干擾的影響。
（3）軟件補(bǔ)償技術(shù)
外界因素如溫濕度變化等也會(huì)引起某些參數(shù)的變化，造成偏差。我們可以利用軟件根據(jù)外界因素的變化和誤差曲線進(jìn)行修正，去掉干擾。

四、小結(jié)

抗干擾是一個(gè)非常復(fù)雜、實(shí)踐性很強(qiáng)的問題，一種干擾現(xiàn)象可能是由若干因素引起的。因此，在智能傳感器、儀器以及測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們不僅應(yīng)預(yù)先采取抗干擾的措施，在調(diào)試過程中還應(yīng)及時(shí)分析出遇到的現(xiàn)象，對(duì)傳感器、儀器儀表的電路原理、具體布線、屏蔽、電源的抗擾動(dòng)能力、數(shù)字地或模擬地的處理以及防護(hù)形式不斷改進(jìn)，提高傳感器的可靠性和穩(wěn)定性。