模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防建設(shè)，還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計(jì)和使用中，都有一個(gè)如何使其測(cè)量精度達(dá)到最高的問題。而眾多的干擾一直影響著傳感器的測(cè)量精度，如：現(xiàn)場(chǎng)大耗能設(shè)備多，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾;工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過壓（涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V~310V波動(dòng)），常常達(dá)到額定電壓的35%左右，這種惡劣的供電有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾分鐘、幾小時(shí)，甚至幾天;各種信號(hào)線綁扎在- -起或走同一根多芯電纜，信號(hào)會(huì)受到干擾，特別是信號(hào)線與交流動(dòng)力線同走一-個(gè) 長(zhǎng)的管道中干擾尤甚;多路開關(guān)或保持器性能不好，也會(huì)引起通道信號(hào)的竄擾;空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場(chǎng)的變化也會(huì)干擾傳感器的正常工作;此外，現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)發(fā)生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風(fēng)沙、雨淋，甚至鼠咬蟲蛀等都會(huì)影響傳感器的可靠性。模擬傳感器輸出的一般都是小信號(hào)，都存在小信號(hào)放大、處理、整形以及抗干擾問題，也就是將傳感器的微弱信號(hào)精確地放大到所需要的統(tǒng)一-標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如1VDC~5VDC或4 mADC~ 20mADC），并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。這就要求設(shè)計(jì)制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來的某些問題，即抗干擾問題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式，設(shè)計(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的最佳狀態(tài)。

干擾源、干擾種類及干擾現(xiàn)象

傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所受到的干擾多種多樣，具體情況具體分析，對(duì)不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無疑是矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法，除了基本構(gòu)件外，針對(duì)不同的運(yùn)行場(chǎng)合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。

影響模擬量傳感器的外界干擾因素和抗干擾措施

模擬量傳感器信號(hào)傳輸過程中干擾的形成必須具備三項(xiàng)因素，即干擾源、干擾途徑以及對(duì)噪聲敏感性較高的接收電路。

影響模擬量傳感器的外界干擾主要有以下幾種：

1、靜電感應(yīng)干擾

靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，有時(shí)候也被稱為電容性耦合。

2、電磁感應(yīng)干擾

當(dāng)兩個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過磁場(chǎng)耦合到另一個(gè)電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。這種情況在傳感器使用的時(shí)候經(jīng)常遇到，尤為注意。

3、漏電流感應(yīng)干擾

由于電子線路內(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)或外殼等絕緣不良，特別是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度增大，導(dǎo)致絕緣體的絕緣電阻下降，這時(shí)漏電電流會(huì)增加，由此引發(fā)干擾。尤其當(dāng)漏電流流入到測(cè)量電路的輸入級(jí)時(shí)，其影響就特別嚴(yán)重。

4、射頻干擾干擾

主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、操作停止時(shí)產(chǎn)生的干擾以及高次諧波干擾。

5、其他干擾 主要指的是系統(tǒng)工作環(huán)境差，還容易受到機(jī)械干擾、熱干擾和化學(xué)干擾等等。 通過以上概述，我們了解傳感器的干擾來源主要有兩種途徑：一是由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是由外圍設(shè)備以及通信線路的感應(yīng)引入干擾。我們得仔細(xì)分析外界干擾的來源，信號(hào)傳輸線路以及敏感程度，做好接地處理和傳感器信號(hào)線屏蔽措施，有可能的話遠(yuǎn)離干擾源。

模擬量傳感器抗干擾技術(shù)

1、屏蔽技術(shù)

利用金屬材料制成容器。將需要保護(hù)的電路包在其中，可以有效防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

2、靜電屏蔽

根據(jù)電磁學(xué)原理，置于靜電場(chǎng)中的密閉空心導(dǎo)體內(nèi)部無電場(chǎng)線，其內(nèi)部各點(diǎn)等電位。用這個(gè)原理，以銅或鋁等導(dǎo)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(hù)的電路值r其中，使外部干擾電場(chǎng)不影響其內(nèi)部電路，反過來，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電場(chǎng)也不會(huì)影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。

3、電磁屏蔽

對(duì)于高頻干擾磁場(chǎng)，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流，消耗干擾磁場(chǎng)的能量，渦流磁場(chǎng)抵消高頻干擾磁場(chǎng)，從而使被保護(hù)電路免受高頻電磁場(chǎng)的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地，同時(shí)兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質(zhì)網(wǎng)狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。

4、低頻磁屏蔽

干擾如為低頻磁場(chǎng)，這時(shí)的電渦流現(xiàn)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(dǎo)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(nèi)部。使被保護(hù)電路免受低頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測(cè)儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進(jìn)一步將其接地，又同時(shí)起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

5、接地技術(shù)接地技術(shù)

是抑制干擾的有效技術(shù)之一，是屏蔽技術(shù)的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾，同時(shí)可提高測(cè)試系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾因素。接地的目的有兩個(gè)：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護(hù)接地、屏蔽接地和信號(hào)接地。保護(hù)接地以安全為目的，傳感器測(cè)量裝置的機(jī)殼、底盤等都要接地。信號(hào)地線又分為模擬信號(hào)地線和數(shù)字信號(hào)地線，模擬信號(hào)一般較弱，故對(duì)地線要求較高：數(shù)字信號(hào)一般較強(qiáng)，故對(duì)地線要求可低一些。不同的傳感器檢測(cè)條件對(duì)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(diǎn)接地和多點(diǎn)按地。

6、一點(diǎn)接地

在低頻電路中一般建議采用一點(diǎn)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(dǎo)線與零電位基準(zhǔn)點(diǎn)連接：母線式接地就是采用具有一定截面積的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)體作為接地母線，直接接到零電位點(diǎn)，電路中的各功能塊的地可就近接在該母線上。傳感器與測(cè)量裝置構(gòu)成一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)，但兩者之問可能相距較遠(yuǎn)。

7、多點(diǎn)接地

高頻電路一般建議采用多點(diǎn)接地。高頻時(shí)，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(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地，因此可采用平面式接地方式，即多點(diǎn)接地方式，利用一個(gè)良好的導(dǎo)電平面體接至零電位基準(zhǔn)點(diǎn)上，各高頻電路的地就近接至該導(dǎo)電平面體上。由于導(dǎo)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(shí)加設(shè)旁路電容等減少壓降。因此，這種情況耍采用多點(diǎn)接地方式。

8、濾波技術(shù)

濾波器是抑制交流串模干擾的有效手段之一。傳感器檢測(cè)電路中常見的濾波電路有Rc濾波器、交流電源濾波器和真流電源濾波器。下面介紹這幾種濾波電路的應(yīng)用。

1）RC濾波器：當(dāng)信號(hào)源為熱電偶、應(yīng)變片等信號(hào)變化緩慢的傳感器時(shí)，利用小體積、低成本的無源Rc濾波器將會(huì)對(duì)串模干擾有較好的抑制效果。但應(yīng)該一提的是，Rc濾波器是以犧牲系統(tǒng)響應(yīng)速度為代價(jià)來減少串模干擾的。

2）交流電源濾波器：電源網(wǎng)絡(luò)吸收了各種高、低頻噪聲，對(duì)此常用Lc濾波器來抑制混入電源的噪聲。

3）直流電源濾波器：直流電源往往為幾個(gè)電路所共用，為了避免通過電源內(nèi)阻造成幾個(gè)電路問相互干擾，應(yīng)該在每???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。

9、光電耦合技術(shù)

光電耦合器除了用于做光電控制以外，現(xiàn)在被越來越多的用于提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力。當(dāng)有驅(qū)動(dòng)電流流過光藕合器中的發(fā)光二極管，光電三極管受光飽和。脈沖電路中的嗓聲抑制，若在脈沖電路中存在干擾噪聲。可以將輸入脈沖微分后再積分，然后設(shè)置一定幅度的門限電壓，使得小于該門限電壓的信號(hào)被濾除。

對(duì)于模擬信號(hào)可以先用A/D轉(zhuǎn)換。再用這種方法濾除噪聲。我們?cè)谑褂眠@些抗干擾技術(shù)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況迸行選擇。切不可盲目使用，否則不但達(dá)不到抗干擾的目的，可能還會(huì)有其他不良影響。