Anturit, laitteina, jotka muuttavat ei-sähköparametrit sähköisiksi signaaleiksi, käytetään laajasti eri aloilla, kuten teollisuus, maatalous, kansallinen puolustus, jokapäiväinen elämä, koulutus ja tieteellinen tutkimus. Käytännöllisissä sovelluksissa anturit kohtaavat kuitenkin usein erityyppisiä häiriöitä, jotka eivät vain vaikuta niiden mittaustarkkuuteen, vaan voivat myös tehdä koko havaitsemisjärjestelmästä käyttökelvottoman. Siksi interferenssinvastaisesta tekniikasta on tullut anturisovellusten kriittinen osa, joka on samanlainen kuin keihän ja Shieldin välinen taistelu sekä puuttumisen puolustus ja järjestelmän vakauden suojaaminen.
Häiriöiden lähteet ja tyypit
Anturille kohdistuu laaja valikoima häiriöitä, jotka ovat peräisin pääasiassa sähkömagneettisista kentistä, virtalähdeverkoista, signaalin lähetyspolkuista ja ympäristötekijöistä. Näistä tehoverkon piikkipulssihäiriöt ovat erityisen haitallisia antureille ja instrumenteille. Tämän tyyppiset häiriöt, jotka johtuvat usein suuritehoisten induktiivisten kuormitusten, kuten hitsauskoneiden, suurten moottorien ja tyristorin tasasuuntaajajärjestelmien, aloitusoperaatioista, voivat saavuttaa satoja tai jopa tuhansia voltteja. Lisäksi alajännite tai ylikuormitus teollisuustehokkoissa, signaalilinjan niputtamishäiriöissä, monikanavaisten kytkimien tai pidikkeiden huono suorituskyky, spatiaaliset sähkömagneettiset häiriöt, lämpötilan vaihtelut ja syövyttävät kaasut voivat myös vaikuttaa anturin luotettavuuteen.
Häiriötyyppeihin kuuluvat yhteisen tilan häiriöt ja differentiaalimuotoiset häiriöt. Eromallin häiriöt johtuvat tyypillisesti ympäröivän ympäristön voimakkaista vuorottelevista magneettikenttäistä, aiheuttaen instrumentin vuorottelevat elektromotiivivoimat. Yhteisen tilan häiriöt toisaalta tapahtuu, kun häiriösignaalit virtaavat molempien linjojen läpi, ja maa on yhteisenä paluupoluna, joka johtuu usein laitevuotosta, maapallon potentiaalisista eroista tai luontaisista linja-alueiden häiriöistä.
Interferenssin vastaiset tekniikat
Normaalin toiminnan varmistamiseksi monimutkaisissa häiriöympäristöissä anturit ja instrumentit vaativat erilaisia häiriöiden vastaisia tekniikoita.
1.Suojaustekniikka:Metallimateriaalien käyttäminen koteloiden luomiseen, jotka kapseloivat suojaa tarvitsevia piirejä, voi tehokkaasti estää sähkö- tai magneettikentän häiriöitä. Suojaustekniikoita ovat sähköstaattinen suojaus, sähkömagneettinen suojaus ja matalataajuinen magneettinen suojaus. Sähköstaattinen suojaus sisältää suljetun metallisäiliön kytkemisen maadoitusjohtoon ulkoisten sähkökenttien estämiseksi. Sähkömagneettinen suojaus käyttää pyörrevirran magneettikenttiä korkean taajuuden häiriöiden torjumiseksi, kun taas matalataajuinen magneettinen suojaus käyttää korkean läpäisevyysmateriaaleja rajoittamaan matalataajuisia häiriöiden magneettikenttiä matala-auranssisuojassa.
2. Maatamistekniikka:Oikea maadoitus voi tehokkaasti tukahduttaa ulkoiset häiriöt ja parantaa testausjärjestelmän luotettavuutta. Maadoitusmenetelmät sisältävät suojaavan maadoituksen, suojauksen maadoituksen ja signaalin maadoituksen. Suojaava maadoitus varmistaa turvallisuuden, suojausmuodon suojaaminen estää häiriöitä mittauslaitteisiin, ja signaalin maadoitus muodostaa yleisen nolla-signaalin potentiaalin elektronisiin laitteen tuloihin ja lähtöihin. Erilaiset anturin havaitsemisolosuhteet vaativat asianmukaisia maadoitusmenetelmiä, kuten yhden pisteen maadoitusta ja monipisteen maadoitusta.
3.Filtering -tekniikka:Suodattimet ovat yksi tehokkaimmista keinoista tukahduttaa AC-differentiaalimuodon häiriöt. Yleisiä suodatinpiirejä ovat RC -suodattimet, vaihtovirtasuodattimet ja tasavirtasuodattimet. RC-suodattimet soveltuvat antureille, joilla on hidas signaalin muutokset, kuten termoelementit ja venymämittarit, tukahduttaen tehokkaasti differentiaalimuodon häiriöitä. AC -tehonsuodattimet vähentävät virransyöttöön sekoitettuja kohinaa, kun taas tasavirtalähteen suodattimet estävät keskinäiset häiriöt virtalähteen sisäisen resistanssin aiheuttamien piireiden välillä.
4.Optoelektroninen kytkentätekniikka:Opticoppelers ovat laitteita, jotka eristävät sähköisesti tuloa ja lähtöä, mikä parantaa merkittävästi järjestelmän kykyä vastustaa yhteisen tilan häiriöitä. Vaikka syöttöpiirissä olisi häiriöitä, niin kauan kuin se pysyy kynnyksen alapuolella, se ei vaikuta lähtöön.
5.Hardware ja ohjelmistojen integrointi:Laitteistopiirit voivat tukahduttaa piikkihäiriöitä häiriöohjaimien, supereristysmuuntajien ja varistoreiden avulla. Ohjelmistopuolella ohjelmointitekniikat, kuten ajansuodatus ja vahtikoira -ajastimet, voivat seurata CPU -tiloja. Jos häiriöt aiheuttavat "pakenevan ohjelman", järjestelmän nollaus keskeytetään, mikä varmistaa, että älykäs instrumentti palaa normaaliin toimintaan.
Johtopäätös
Anturien ja instrumenttien interferenssin vastainen tekniikka on jatkuva taistelu, joka vaatii jatkuvaa sopeutumista kehittyviin häiriölähteisiin varmistaen samalla järjestelmän vakauden ja tarkkuuden. Soveltamalla kattavasti suojausta, maadoitusta, suodattamista, optoelektronista kytkemistä ja laitteisto-ohjelmisto-integrointitekniikoita, anturien interferenssien vastaisia ominaisuuksia voidaan parantaa merkittävästi, mikä varmistaa niiden luotettavan toiminnan erilaisissa monimutkaisissa ympäristöissä. Rahastojen vastaisten tekniikoiden kehittämisellä on kuitenkin edelleen lukuisia haasteita, mikä edellyttää tutkijoiden jatkuvaa tutkimusta ja innovaatiota vastaamaan tulevien teknologisten kehityksen vaatimuksia. Tässä keihän ja kilven välisessä taistelussa vain säälimättömän edistymisen kautta voimme pysyä voittamattomana.