各類光纖傳感器常用行之有效的抗干擾技術(shù)

　　各類光纖傳感器常用行之有效的抗干擾技術(shù)

　　在光纖傳感器電子測(cè)量裝置的電路中出現(xiàn)的、無(wú)用的信號(hào)稱為噪聲，當(dāng)噪聲影響電路正常工作時(shí)，該噪聲就稱為干擾。信號(hào)傳輸過(guò)程中干擾的形成必須具備三項(xiàng)因素，即干擾源、干擾途徑以及對(duì)噪聲敏感性較高的接收電路。因此消除或減弱噪聲干擾的方法可以針對(duì)這三項(xiàng)中的其中任意一項(xiàng)采取措施。在傳感器檢測(cè)電路中比較常用的方法，是對(duì)干擾途徑及接收電路采取相應(yīng)的措施以消除或減弱噪聲干擾。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗干擾技術(shù)。

　　光纖傳感器將需要保護(hù)的電路包在其中，可以有效防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

　　靜電屏蔽

　　根據(jù)電磁學(xué)原理，置于靜電場(chǎng)中的密閉空心導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)線，其內(nèi)部各點(diǎn)等電位。用這個(gè)原理，以銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金屬為材料，制作密閉的金屬容器，并與地線連接，把需要保護(hù)的電路值r其中，使外部干擾電場(chǎng)不影響其內(nèi)部電路，反過(guò)來(lái)，內(nèi)部電路產(chǎn)生的電場(chǎng)也不會(huì)影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感囂測(cè)量電路中，在電源變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間插入一個(gè)留有縫隙的導(dǎo)體，并把它接地，可以防止兩繞組之問(wèn)的靜電耦合，這種方法就屬于靜電屏蔽。

　　光纖傳感器對(duì)于高頻干擾磁場(chǎng)，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流，消耗干擾磁場(chǎng)的能量，渦流磁場(chǎng)抵消高頻干擾磁場(chǎng)，從而使被保護(hù)電路免受高頻電磁場(chǎng)的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地，同時(shí)兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質(zhì)網(wǎng)狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。屏蔽材料必須選擇導(dǎo)電性能良好的低電阻材料，如銅、鋁或鍍銀銅等。

　　光纖傳感器干擾如為低頻磁場(chǎng)，這時(shí)的電渦流現(xiàn)象不太明顯，只用上述方法抗干擾效果并不太好，因此必須采用采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內(nèi)部。使被保護(hù)電路免受低頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測(cè)儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進(jìn)一步將其接地，又同時(shí)起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

　　基于以上三種常用的屏蔽技術(shù)，因此在干擾比較嚴(yán)重的她方，可以采用復(fù)合屏蔽電纜，即外層是低頻磁屏蔽層。內(nèi)層是電磁屏蔽層．達(dá)到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實(shí)際測(cè)量時(shí)其寄生電容是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題，否則其傳輸效率、靈敏度都要變低。必須對(duì)傳感器進(jìn)行靜電屏蔽，而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術(shù)，一般稱之為驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過(guò)程中的寄生電容。

　　光纖傳感器是抑制干擾的有效技術(shù)之一，是屏蔽技術(shù)的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來(lái)干擾，同時(shí)可提高測(cè)試系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾因素。接地的目的有兩個(gè)：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護(hù)接地、屏蔽接地和信號(hào)接地。保護(hù)接地以安全為目的，傳感器測(cè)量裝置的機(jī)殼、底盤(pán)等都要接地。要求接地電阻在10 ？以下。屏蔽接地是干擾電壓對(duì)地形成低阻通路，以防干擾測(cè)量裝置。接地電阻應(yīng)小于0．02 ？。

　　信號(hào)接地是電子裝置輸入與輸出的零信號(hào)電位的公共線，它本身可能與大地是絕緣的。信號(hào)地線又分為模擬信號(hào)地線和數(shù)字信號(hào)地線，模擬信號(hào)一般較弱，故對(duì)地線要求較高：數(shù)字信號(hào)一般較強(qiáng)，故對(duì)地線要求可低一些。

　　不同的傳感器檢測(cè)條件對(duì)接地的方式也有不同的要求，必須選擇合適的接地方法，常用接地方法有一點(diǎn)接地和多點(diǎn)按地。

　　光纖傳感器能有效地指導(dǎo)傳感器，特別是敏感結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、邊界結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程

　　光纖傳感器提高針對(duì)性，縮短樣機(jī)研制過(guò)程和利于處理不同物理量之間的耦合等

　　光纖傳感器一方面，光纖傳感器是多學(xué)科的密集技術(shù)，涉及的知識(shí)內(nèi)容遍及許多基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)。各種敏感效應(yīng)的傳感器種類繁多，被測(cè)參數(shù)、測(cè)量范圍千差萬(wàn)別，敏感元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣

　　光纖傳感器另一方面，光纖傳感器的研究工作本身還具有很強(qiáng)的工程性，實(shí)用性。這要求傳感器的建模也要充分體現(xiàn)這一點(diǎn)

　　建模的過(guò)程

　　光纖傳感器第一個(gè)階段：由實(shí)際問(wèn)題本質(zhì)特征建立傳感器物理模型。此階段主要針對(duì)傳感器的基本工作原理進(jìn)行。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、明確、反映了傳感器的物理本質(zhì)，模型中的每一項(xiàng)都具有鮮明的物理意義。

　　光纖傳感器第二個(gè)階段：由光纖傳感器的物理模型建立其數(shù)學(xué)模型。此階段主要根據(jù)傳感器的基本工作原理，針對(duì)傳感器的敏感元件進(jìn)行。其特點(diǎn)是包含了傳感器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、物理參數(shù)、邊界條件及其他約束條件；物理特征含蓄，具有較強(qiáng)的抽象性。

　　光纖傳感器第三個(gè)階段：求解數(shù)學(xué)模型。物理模型的建立對(duì)光纖傳感器整個(gè)建模工作至關(guān)重要，它既依賴于對(duì)傳感器工作機(jī)理的理解，又依賴于已有的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)；數(shù)學(xué)模型的建立主要取決于傳感器相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，它是保證模型準(zhǔn)確、可靠的關(guān)鍵；數(shù)學(xué)模型的求解直接影響到整個(gè)建模工作的成效和應(yīng)用價(jià)值。