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三种屏蔽压力传感器抗干扰的技术

在电子测量电路中出现的无用信号称为噪声,当噪声影响电路正常工作时,该噪声就称为干扰。信号传输过程中干扰的形成具备三项因素,即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。因此消除或减弱噪声干扰的方法可以针对这三项中的其中任意一项采取措施。在压力传感器检测电路中比较常用的方法,是对干扰途径及接收电路采取相应的措施以消除或减弱噪声干扰,下面介绍压力传感器的屏蔽抗干扰技术。

利用金属材料制成容器将需要保护的电路包在其中,可以有效防止电场或磁场的干扰,此种技术称为屏蔽技术。屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。这也是压力传感器为什么常采用金属外壳的重要原因。

1、静电屏蔽

根据电磁学原理,置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线,其内部各点等电位。用这个原理,以铜或铝等导电性良好的金属为材料,制作密闭的金属容器,并与地线连接,把需要保护的电路置于其中,使外部干扰电场不影响其内部电路,反过来,内部电路产生的电场也不会影响外电路。这种方法就称为静电屏蔽。例如压力传感器测量电路中,在电源变压器的一次侧和二次侧之间插入一个留有缝隙的导体,并把它接地,可以防止两绕组之问的静电耦合,这种方法就属于静电屏蔽。

2、电磁屏蔽

对于高频干扰磁场,利用电涡流原理,使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流,消耗干扰磁场的能量,涡流磁场抵消高频干扰磁场,从而使被保护电路免受高频电磁场的影响。这种屏蔽法就称为电磁屏蔽。若电磁屏蔽层接地,同时兼有静电屏蔽的作用。压力传感器的输出电缆一般采用铜质网状屏蔽,既有静电屏蔽又有电磁屏蔽的作用。屏蔽材料选择导电性能良好的低电阻材料,如铜、铝或镀银铜等。

3、低频磁屏蔽

干扰如为低频磁场,这时的电涡流现象不太明显,只用上述方法抗干扰效果并不太好,因此采用采用高导磁材料作屏蔽层,以便把低频干扰磁感线限制在磁阻很小的磁屏蔽层内部。使被保护电路免受低频磁场耦合干扰的影响。这种屏蔽方法一般称为低频磁屏蔽。压力传感器检测仪器的铁皮外壳就起低频磁屏蔽的作用。若进一步将其接地,又同时起静电屏蔽和电磁屏蔽的作用。

基于以上三种常用的屏蔽技术,因此在干扰比较严重的她方,可以采用复合屏蔽电缆,即外层是低频磁屏蔽层。内层是电磁屏蔽层达到双重屏蔽的作用。例如电容式压力传感器在实际测量时其寄生电容是解决的关键问题,否则其传输效率、灵敏度都要变低。对压力传感器进行静电屏蔽,而其电极引出线就采用双层屏蔽技术,一般称之为驱动电缆技术。用这种方法可以有效的克服压力传感器在使用过程中的寄生电容。

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