淺談傳感器的抗干擾技術

陳治文

摘 要：傳感器的使用已經成為普遍化趨勢，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，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定的被測量信號，并將其轉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。根據傳感器的干擾因素發現，它主要分為三個區域：傳輸線內、傳感器內、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場環境。

（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定。因此采用接地技術則會避免這一問題的出現，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，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。因此根據這一情況實施相應策略，在產生高頻磁場的外圍增加導電性良好的金屬外殼，當此處產生高頻干擾時就會在屏蔽層的外圍產生電渦流，而電渦流的產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光的信號強度來反應人體狀況，它能夠將光的信號強度轉換成電信號，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定的工作環境。因此，一般會采用溫度屏蔽抗干擾技術，根據溫度屏蔽使傳輸線的溫度保持一致，從而使傳輸信號穩定的傳達至顯示器。

（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，自動裝置根據傳感器的傳送信號來判斷汽車內油量的變化。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在汽車在工作時產生的震動，從而給傳感器帶來的干擾。當汽車在運行時，所產生的震動會影響傳感器的內部件的位置，敏感元件和轉換元件發生故障，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。另一種為液面高度傳感器，根據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，例如二氧化碳、碳酸等，它主要通過其所含物質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等的要求較高。而對于目前使用的濃度傳感器都以根據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

在科技高速發展的今天，自動化裝置已經走向全球化，而傳感器誕生是順應時代發展的產物。據我國科學研究信息顯示，傳感器技術已經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

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