计算机控制技术及工程应用第8章

第八章 抗干扰技术本章要点 ：

1、干扰的来源与传播途径。 2、硬件抗干扰措施。 3、程序运行监视系统。

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本章主要内容8.1 8.2 8.3 8.4引言 干扰的来源与传播途径 硬件抗干扰措施 软件抗干扰措施 程序运行监视系统 思考题

引

言

计算机控制系统的被控变量分布在生产现 场的各个角落，因而计算机是处于干扰频繁的恶 劣环境中，干扰是有用信号以外的噪声，这些干 扰会影响系统的测控精度，降低系统的可靠性， 甚至导致系统的运行混乱，造成生产事故。 但干扰是客观存在的，所以，人们必须研究 干扰，以采取相应的抗干扰措施。本章主要讨论 干扰的来源、传播途经及抗干扰的措。

8.1

干扰的来源与传播途径

8.1.1 干扰的来源 8.1.2 干扰的传播途径

8.1.11、外部干扰高压电缆

干扰的来源

闪电 微机控制系统

雷达、电台 等天线发射

地电位波动

引入噪声

电机、电焊机 等大用电设备

交流动力线 图 8-1 外部干扰环境

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2、内部干扰--由系统的结构布局、制造工艺所引 入的。

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8.1.2

干扰的传播途径

干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共 阻抗耦合。 1.静电耦合-导线1 导线2 Un C2g C12

C1g R

U1

图 8-3 导线之间的静电耦合

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2.磁场耦合-

导线1

导线2

I1

R1

Un

R3

M

U1

R2

图 8-4 导线之间的磁场耦合

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3.公共阻抗耦合

R3

R1

i2 A2 A1

i1

R4

R2

图 8-5 公共电源线的阻抗耦合

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8.2

硬件抗干扰措施8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 引言 串模干扰的抑制 共模干扰的抑制 长线传输干扰的抑制 信号线的选择与敷设 电源系统的抗干扰 接地系统的抗干扰

引

言

了解了干扰的来源与传播途径，我们就 可以采取相应的抗干扰措施。在硬件抗干扰 措施中，除了按照干扰的三种主要作用方 式——串模、共模及长线传输干扰来分别考 虑外，还要从布线、电源、接地等方面考虑。

8.2.1

串模干扰的抑制I a 干扰线

Un Us 计算机控制系统 Us

C1

C2

计算机控制系统

( a ) 表现形式图 8-6 图 8 - 串模干扰 6 串模干 扰

( b) 产生原因

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1.双绞线做信号引线

双绞线抗干扰原因--外界电磁场会在双绞线相邻的小环路上形成 相反方向的感应电势，从而互相抵消减弱干扰 作用。 应用场合--可用来传输模拟信号和数字信号，用于点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为几公里，数据传输速率可达2Mbps

抑制效果(不同节距而言):节距 (mm) 干扰衰 减比 屏蔽效果

100 75 50 25 平行线

14 1 71 1 112 1 141 1 1 1

23 37 41 43 0

2.引入滤波电路硬

件滤波器分类--低通、高通、带通等滤波器。 低通滤波器-适用干扰频率比被测信号频率高； 高通滤波器-干扰频率比被测信号频率低； 带通滤波器-干扰频率落在被测信号频率的两侧； 实现电路--采用电阻R、电容C、电感L等构成滤波器；

C2 R1 C1 屏蔽层 (a) 无源阻容滤波器 图 8-8 滤波电路 (b) 有源滤波器 R2 C2 计控 系统 R1 R2

+ Ui

+ A

U0 计控 系统

Us

C1 R3 R4

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8.2.2

共模干扰的抑制

抑制方法：有变压器隔离、光电隔离与浮地屏蔽等三种措施。

Us U cm

Z r 计控 系统

信号源 Us Ucm

计控 Z r 系统

(a ) 表 现 形 式图8-9 共模干扰

(b ) 产 生 原 因 图 8-9 共模干扰

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