哈工大课件微弱信号检测.ppt

图23示出同样面积的两种开孔方式，图 (a)中的长孔使感应电流绕路较远，屏蔽效果受影响较大，即使长孔的宽度再窄一些也无济于事；图 (b)开孔较多，但是所有孔的直线尺寸都不大，感应电流绕路不多，屏蔽效果受影响较小。所以，大量的小孔比同样面积的一个大孔产生的漏磁要少。 图23 干扰噪声及其抑制技术 ① 对于电场和平面波，反射损耗很大； ② 对于低频磁场，反射损耗一般较小； ③ 厚度等于集肤深度的屏蔽层提供大约9dB的吸收损耗； ④ 磁场比电场更难于屏蔽； ⑤ 对于低频磁场要用磁性材料进行屏蔽； ⑥ 对于电场、平面波和高频磁场要用良导体材料进行屏蔽； ⑦ 实际屏蔽效果常常取决于屏蔽层上的开孔和接缝情况，而不取决于屏蔽材料本身的屏蔽效果； ⑧ 漏磁场的量取决于屏蔽层上开孔的最大尺寸，而不取决于开孔的面积； ⑨ 大量的小孔比同样面积的一个大孔漏磁要少。 5、屏蔽效果总结 干扰噪声及其抑制技术 干扰噪声及其抑制技术 材质对屏蔽效果的影响 干扰噪声及其抑制技术 　低频磁屏蔽是用来隔离低频(主要指50Hz)磁场或固定磁场(也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场)耦合干扰的有效措施。任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场，它们可能对检测仪器的信号线或仪器造成磁场耦合干扰。电磁屏蔽对这种低频磁通干扰的屏蔽效果是很差的，这时必须采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层中通过，使内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。 干扰噪声及其抑制技术 3、低频磁屏蔽 　　为了有效地进行低频磁屏蔽，屏蔽层材料要选用诸如坡莫合金之类对低磁通密度有高导磁率的铁磁材料，同时要有一定的厚度以减小磁阻。 由铁氧体压制成的罐形磁芯可作为磁屏蔽使用，并可以把它和电磁屏蔽导体一同使用。为提高屏蔽效果可采用多层屏蔽。第一层用低导磁率的铁磁材料，作用是使场强降低；第二层用高导磁率的铁磁材料，以充分发挥其屏蔽作用。 干扰噪声及其抑制技术 　　驱动屏蔽又称“电位跟踪屏蔽”，就是用被屏蔽导体的电位通过1∶1电压跟随器来驱动屏蔽导体的电位，其原理如图14所示。 干扰噪声及其抑制技术 4、驱动屏蔽 图14 驱动屏蔽示意图 若1∶1电压跟随器是理想的，则导体B与屏蔽层C二者等电位，于是在二者之间无电力线，各点等电位。 这说明， 噪声源导体A的电场影响不到导体B。尽管导体B与屏蔽层C之间有寄生电容存在，但因B与C等电位，故此寄生电容不起作用。 因此驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。此电压跟随器的输入阻抗与Zi相并联，为减小其并联作用，则要求电压跟随器的输入阻抗值应当足够高，驱动屏蔽属于有源屏蔽。 驱动屏蔽的实用例子很多，图15是对电容传感器接收信号的驱动屏蔽示意图。这实际上是一种等电位屏蔽法。由于传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位，从而消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，也就消除了寄生电容的影响。此时，内、外层屏蔽之间的电容便成了电缆驱动放大器的负载，因此，驱动放大器是一个输入阻抗很高、具有容性负载、放大倍数为1的同相放大器。 　 干扰噪声及其抑制技术 图15 驱动屏蔽法实例 屏蔽机理分析　 电场屏蔽机理 (以例子说明) 电场感应示意图 干扰噪声及其抑制技术 电场屏蔽原理 插入屏蔽板S之后，就形成了两个分布电容C3和C4，其中C3被短路到地，不会对 B点的电场感应产生影响。B点的感应电压 VB0是VA被C10（A、B之间的剩余电容）与并联电容C2和C4的分压。 为了抑制B上的电场感应，可采用的方法有： 增大A、B之间的距离，可减小A 、B间的分布电容； 尽量使被干扰物B贴近地平面，以增大其对地电容； 可以在A 、B之间插入一块金属薄板，称之为屏蔽板。 电场屏蔽原理 干扰噪声及其抑制技术 电场屏蔽设计要点 ① 屏蔽板尽量靠近受保护的物体，而且屏蔽板的接地必须良好，以增大电容C4值。 ② 屏蔽板的形状对屏蔽效能有显著影响。例如，全封闭的金属罩有最好的屏蔽效果，而开孔或带缝隙的屏蔽罩的屏蔽效能会下降，这主要是剩余电容C10的值受影响。 ③ 屏蔽板的材料以良导体为好，对厚度无要求，只要满足强度要求即可。 干扰噪声及其抑制技术 干扰噪声及其抑制技术 磁场屏蔽机理 载流导体的电场与磁场图 一根载流导体四周会同时产生电场与磁场。若用一个良好接地的非导磁金属屏蔽体封闭该导线，则电场的电力线终止于该金属屏蔽体，电场得到了有效屏蔽，但对原磁力线没