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        淺談傳感器的抗干擾技術

        2019-03-08 02:52:02陳治文
        西部論叢 2019年6期
        關鍵詞:工作原理

        陳治文

        摘 要:傳感器的使用已經(jīng)成為普遍化趨勢,隨之而來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,達到有效、高效傳輸是研究的重點。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的工作原理以及抗干擾技術的應用。

        關鍵詞:傳感器 干擾因素 抗干擾技術 工作原理

        一、傳感器的概述

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

        二、抗干擾技術分析

        (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)機械類的干擾;(3)化學干擾;(4)自然因素;

        (二)抗干擾技術的工作原理

        抗干擾技術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),它主要分為三個區(qū)域:傳輸線內(nèi)、傳感器內(nèi)、傳感器外。

        因此,筆者認為要想解決這一難題,可以使用以下方法:

        (1)隔離

        隔離主要針對傳感途徑。根據(jù)查找資料可知,隔離技術主要分為兩類:第一類為變壓隔離技術。這種技術主要應用于交變信號傳送中的通道隔離,相當于切斷了傳送通道。第二類為電光耦合器隔離。這種技術不同于變壓器隔離,它是通過破壞干擾來達到一定程度上的抗干擾效果,且其主要針對數(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著不同的現(xiàn)場環(huán)境。

        (2)接地

        接地抗干擾措施主要是針對電磁干擾。一般接地技術普遍用于電信號接地以及安全接地等,是為了減小信號波動。接地技術是后期開發(fā)的成果,伴隨著傳感器的廣泛應用而逐漸被使用。目前接地技術主要包含負載接地、安全接地、信號接地等等,在傳感器接地抗干擾中是利用接地技術來抑制電容性耦合、電性耦合以及電阻性耦合。相對于某些大型工廠,其檢測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。如果二者之間沒有接地技術的輔助,則所傳遞的信號將會不穩(wěn)定。因此采用接地技術則會避免這一問題的出現(xiàn),但是考慮在較長傳輸線中會有單一接地的引入,可能會造成不同電路信號的干擾,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。詳細地明確各個接地點的電位,從而避免形成信號干擾、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,因為它對于多種干擾都具有一定的抗干擾性。例如:靜電干擾、磁場干擾、溫度干擾、頻率干擾等。第一:靜電屏蔽是利用導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,從而達到避免電路受到外界電路干擾的效果。第二:磁場屏蔽,其做法與靜電屏蔽是相同的,唯一的不同點在于其屏蔽的干擾因素,磁場屏蔽所屏蔽的是磁場,且是大于40KHZ的高頻磁場。眾所周知,當電路的導電性能較好時,可能會出現(xiàn)高頻磁場,而在不采取任何措施的前提下,高頻磁場會干擾傳感器的信號輸送。因此根據(jù)這一情況實施相應策略,在產(chǎn)生高頻磁場的外圍增加導電性良好的金屬外殼,當此處產(chǎn)生高頻干擾時就會在屏蔽層的外圍產(chǎn)生電渦流,而電渦流的產(chǎn)生是為了消耗高頻磁場,從而起到抗干擾的效果。

        三、傳感器抗干擾技術的應用

        (一)紅外線掃描儀傳感器的人體檢測

        紅外線掃描儀傳感器是根據(jù)光的信號強度來反應人體狀況,它能夠?qū)⒐獾男盘枏姸绒D(zhuǎn)換成電信號,傳送到儀表盤中,從而傳遞出所檢測的人體信息。這種傳感器對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,一般會采用溫度屏蔽抗干擾技術,根據(jù)溫度屏蔽使傳輸線的溫度保持一致,從而使傳輸信號穩(wěn)定的傳達至顯示器。

        (二)汽油液面高度傳感器的汽車汽油量檢測

        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合,自動裝置根據(jù)傳感器的傳送信號來判斷汽車內(nèi)油量的變化。而在這一過程中可能會干擾的因素有:機械干擾。這一方面的干擾主要體現(xiàn)在汽車在工作時產(chǎn)生的震動,從而給傳感器帶來的干擾。當汽車在運行時,所產(chǎn)生的震動會影響傳感器的內(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)油箱直觀的反應在儀表盤中。這種傳感器對溫度的要求極高,因為溫度的高低對應電阻的大小。

        (三)濃度傳感器的食品檢測

        濃度傳感器在食品檢測中通常對應某種物質(zhì),例如二氧化碳、碳酸等,它主要通過其所含物質(zhì)的濃度對應其傳感器的顯示變化。因此,這種傳感器對于化學物質(zhì)等的要求較高。而對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。這樣不僅僅能夠抵抗化學物質(zhì)的腐蝕,增加使用壽命,也在一定程度上提高了檢測的準確度。

        四、總結

        在科技高速發(fā)展的今天,自動化裝置已經(jīng)走向全球化,而傳感器誕生是順應時代發(fā)展的產(chǎn)物。據(jù)我國科學研究信息顯示,傳感器技術已經(jīng)納入我國重點科技研究對象。而與傳感器密切相關的抗干擾技術則是當下研究的重點。影響傳感器準確輸送的因素有很多,要想擁有一款高性能的傳感器,就需要擁有實用的抗干擾技術。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。

        參考文獻

        [1] 鐘立,魏小平,馮莎莎,李建平.光電化學傳感器的研究進展[J].分析測試學報,2018,37(04):496-506.

        [2] 鄧劉劉,鄧勇,張磊.智能機器人用觸覺傳感器應用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代制造工程,2018(02):18-23.

        [3] 皇甫一江.基于艦載雷達紅外跟蹤傳感器的作戰(zhàn)使用及抗干擾方法[J].艦船電子對抗,2017,40(06):59-61+66.

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