淺談傳感器的抗干擾技術(shù)

陳治文

摘 要：傳感器的使用已經(jīng)成為普遍化趨勢(shì)，隨之而來(lái)在其使用過程中的抗干擾問題也成為亟需解決的問題之一。傳感器在傳送信息的過程中，如何克服干擾因素，達(dá)到有效、高效傳輸是研究的重點(diǎn)。因此，本文從傳感器干擾因素出發(fā)，從而追尋其抗干擾技術(shù)的工作原理以及抗干擾技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：傳感器 干擾因素 抗干擾技術(shù) 工作原理

一、傳感器的概述

傳感器作為自動(dòng)化的重心，其靈敏性、準(zhǔn)確性、高效性影響著自動(dòng)化設(shè)備是否正常運(yùn)行，正因如此，傳感器的抗干擾技術(shù)才會(huì)被研究人員重視。傳感器是一種能感受規(guī)定的被測(cè)量信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成可用的輸出信號(hào)的裝置。其一般由直接接受被測(cè)量信號(hào)的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

二、抗干擾技術(shù)分析

（一）干擾因素

影響傳感器不能正常工作的干擾因素很多，根據(jù)它們的影響特征可分為以下幾類：（1）電路干擾；（2）機(jī)械類的干擾；（3）化學(xué)干擾；（4）自然因素；

（二）抗干擾技術(shù)的工作原理

抗干擾技術(shù)是解決傳感器在使用過程中受到的干擾問題。根據(jù)傳感器的干擾因素發(fā)現(xiàn)，它主要分為三個(gè)區(qū)域：傳輸線內(nèi)、傳感器內(nèi)、傳感器外。

因此，筆者認(rèn)為要想解決這一難題，可以使用以下方法：

（1）隔離

隔離主要針對(duì)傳感途徑。根據(jù)查找資料可知，隔離技術(shù)主要分為兩類：第一類為變壓隔離技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用于交變信號(hào)傳送中的通道隔離，相當(dāng)于切斷了傳送通道。第二類為電光耦合器隔離。這種技術(shù)不同于變壓器隔離，它是通過破壞干擾來(lái)達(dá)到一定程度上的抗干擾效果，且其主要針對(duì)數(shù)字接口電路。不同的干擾需要采用不同的隔離措施，不同的隔離措施也針對(duì)著不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

（2）接地

接地抗干擾措施主要是針對(duì)電磁干擾。一般接地技術(shù)普遍用于電信號(hào)接地以及安全接地等，是為了減小信號(hào)波動(dòng)。接地技術(shù)是后期開發(fā)的成果，伴隨著傳感器的廣泛應(yīng)用而逐漸被使用。目前接地技術(shù)主要包含負(fù)載接地、安全接地、信號(hào)接地等等，在傳感器接地抗干擾中是利用接地技術(shù)來(lái)抑制電容性耦合、電性耦合以及電阻性耦合。相對(duì)于某些大型工廠，其檢測(cè)裝置主要由傳感器和儀表盤組成，而且二者之間的距離較遠(yuǎn)。如果二者之間沒有接地技術(shù)的輔助，則所傳遞的信號(hào)將會(huì)不穩(wěn)定。因此采用接地技術(shù)則會(huì)避免這一問題的出現(xiàn)，但是考慮在較長(zhǎng)傳輸線中會(huì)有單一接地的引入，可能會(huì)造成不同電路信號(hào)的干擾，為了防止這一問題的出現(xiàn)，可考慮加大線寬以及增加接地點(diǎn)。詳細(xì)地明確各個(gè)接地點(diǎn)的電位，從而避免形成信號(hào)干擾、電路干擾等。

（3）屏蔽

屏蔽是目前市面上傳感器抗干擾使用最多的技術(shù)，因?yàn)樗鼘?duì)于多種干擾都具有一定的抗干擾性。例如：靜電干擾、磁場(chǎng)干擾、溫度干擾、頻率干擾等。第一：靜電屏蔽是利用導(dǎo)電性較好的金屬材料制作成封閉性的外殼。在使用的過程中將需要抗干擾的電路放入金屬外殼中，從而達(dá)到避免電路受到外界電路干擾的效果。第二：磁場(chǎng)屏蔽，其做法與靜電屏蔽是相同的，唯一的不同點(diǎn)在于其屏蔽的干擾因素，磁場(chǎng)屏蔽所屏蔽的是磁場(chǎng)，且是大于40KHZ的高頻磁場(chǎng)。眾所周知，當(dāng)電路的導(dǎo)電性能較好時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)高頻磁場(chǎng)，而在不采取任何措施的前提下，高頻磁場(chǎng)會(huì)干擾傳感器的信號(hào)輸送。因此根據(jù)這一情況實(shí)施相應(yīng)策略，在產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)的外圍增加導(dǎo)電性良好的金屬外殼，當(dāng)此處產(chǎn)生高頻干擾時(shí)就會(huì)在屏蔽層的外圍產(chǎn)生電渦流，而電渦流的產(chǎn)生是為了消耗高頻磁場(chǎng)，從而起到抗干擾的效果。

三、傳感器抗干擾技術(shù)的應(yīng)用

（一）紅外線掃描儀傳感器的人體檢測(cè)

紅外線掃描儀傳感器是根據(jù)光的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)反應(yīng)人體狀況，它能夠?qū)⒐獾男盘?hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送到儀表盤中，從而傳遞出所檢測(cè)的人體信息。這種傳感器對(duì)溫度和光照的要求極高，只有在一定的溫度和光照條件下，紅外線掃描儀才能夠具有穩(wěn)定的工作環(huán)境。因此，一般會(huì)采用溫度屏蔽抗干擾技術(shù)，根據(jù)溫度屏蔽使傳輸線的溫度保持一致，從而使傳輸信號(hào)穩(wěn)定的傳達(dá)至顯示器。

（二）汽油液面高度傳感器的汽車汽油量檢測(cè)

汽油液面高度傳感器有兩種，一種為汽油壓力的傳感器，這是通過將汽油的重量與傳感器相結(jié)合，自動(dòng)裝置根據(jù)傳感器的傳送信號(hào)來(lái)判斷汽車內(nèi)油量的變化。而在這一過程中可能會(huì)干擾的因素有：機(jī)械干擾。這一方面的干擾主要體現(xiàn)在汽車在工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，從而給傳感器帶來(lái)的干擾。當(dāng)汽車在運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)影響傳感器的內(nèi)部件的位置，敏感元件和轉(zhuǎn)換元件發(fā)生故障，則傳感器也將失去它的功用。而屏蔽克服了這一干擾，使得其震動(dòng)的頻率在可接受的范圍之內(nèi)。另一種為液面高度傳感器，根據(jù)油箱直觀的反應(yīng)在儀表盤中。這種傳感器對(duì)溫度的要求極高，因?yàn)闇囟鹊母叩蛯?duì)應(yīng)電阻的大小。

（三）濃度傳感器的食品檢測(cè)

濃度傳感器在食品檢測(cè)中通常對(duì)應(yīng)某種物質(zhì)，例如二氧化碳、碳酸等，它主要通過其所含物質(zhì)的濃度對(duì)應(yīng)其傳感器的顯示變化。因此，這種傳感器對(duì)于化學(xué)物質(zhì)等的要求較高。而對(duì)于目前使用的濃度傳感器都以根據(jù)其特有的屬性加載了隔離抗干擾技術(shù)。這樣不僅僅能夠抵抗化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，增加使用壽命，也在一定程度上提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

四、總結(jié)

在科技高速發(fā)展的今天，自動(dòng)化裝置已經(jīng)走向全球化，而傳感器誕生是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。據(jù)我國(guó)科學(xué)研究信息顯示，傳感器技術(shù)已經(jīng)納入我國(guó)重點(diǎn)科技研究對(duì)象。而與傳感器密切相關(guān)的抗干擾技術(shù)則是當(dāng)下研究的重點(diǎn)。影響傳感器準(zhǔn)確輸送的因素有很多，要想擁有一款高性能的傳感器，就需要擁有實(shí)用的抗干擾技術(shù)。只有從根本上解決這些干擾因素，才能夠保證傳感器工作的可靠性、高效性。

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