如何有效屏蔽、隔离和干扰抑制？

传感器可看成一个复杂的输入系统，如图1.40所示。除了主输入端输入的被测量信号x（t）外，许多外界影响因素x1（t），x2（t），…，xn（t）通过辅助输入端也作用在传感器上，这样，就使传感器输出端信号y（t）的测量误差增大。

图1.40　外界因素对传感器的作用

为了减小误差，就要削弱或消除外界影响因素对传感器的作用，方法可归纳为两种：从传感器的角度，要减小传感器对影响因素的灵敏度；从外界影响因素的角度，要降低它对传感器的实际作用功率。我们所采取的各种抗干扰措施都是基于这两种思路。

抗干扰措施主要有屏蔽、隔离及电路措施。

1）屏　蔽

屏蔽包括电场屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽。

电场屏蔽是为了防止电场间的相互影响，将导电性能良好的屏蔽层（导电板、网）与大地相连接，隔离两部分电力线，达到防止干扰的目的。例如，低噪声同轴电缆，在使用时需将其屏蔽金属网接地，以实现电场屏蔽的作用。

电磁屏蔽是为防止高频外磁场的干扰，将导电性能良好的材料作为屏蔽层，利用楞次定律，即高频干扰电磁场在屏蔽金属层内产生涡流，涡流磁场将抵消原高频干扰磁场的影响，如图1.41所示。

图1.41　电磁屏蔽的原理图

电磁屏蔽层妥善接地后，将具有电场屏蔽和电磁屏蔽两种功能。

磁屏蔽是采用高导磁材料作屏蔽层，将干扰磁力线限制在很小的屏蔽体内部，以避免干扰磁力线对其他部分的影响。磁屏蔽层妥善接地后，亦具有电屏蔽的功能。

在现场测试中，根据噪声源的不同采用不同的屏蔽措施，其中，对传感器输出信号线的屏蔽和保护方法是尽量采用专用的同轴电缆。(www.xing528.com)

2）隔　离

由于传感器是感受非电量的器件，所以，应该考虑与被测量有关的一些影响因素，如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、气流等。为此，应采取相应的隔离措施，以减小这些外界因素的影响。这些措施包括隔热、隔振、密封等。

3）电路措施

为抑制噪声干扰而采取的电路措施很多，如选用合适的滤波器剔除噪声，另外，还有加去耦滤波器和“单点”接地等措施。

当用同一电源驱动两个以上有独立功能的电路时，必须对各电路配上去耦滤波器，用以分离电路仪器，这是防噪声不可缺少的技术。去耦滤波器一般采用RC电路，如图1.42所示。

图1.42　去耦滤波器

因为传感器测试系统的信号一般不超过100 kHz，所以采用“单点”接地法可消除公共阻抗耦合的干扰。“单点”接地是指，将测量系统的各种地线连接在一起，并且只在一点接地。测量装置的地线主要有：

①信号地线，即测试系统的信号零电位线；

②信号源地线，即传感器的零信号电位基准线；

③交流供电电源地线；

④机架、机壳屏蔽层保护接地线。

在使用中，应将这四种地线分别引出，连接在一起，在一点接地。

为保证测试系统不受共模干扰，应将传感器“浮地”。因为传感器金属外壳一般多与信号接地端相连，也与传输线的外屏蔽金属层相连，若不对传感器采取绝缘措施，将成为引入噪声的主要来源。