浅谈传感器的抗干扰技术

陈治文

摘 要：传感器的使用已经成为普遍化趋势，随之而来在其使用过程中的抗干扰问题也成为亟需解决的问题之一。传感器在传送信息的过程中，如何克服干扰因素，达到有效、高效传输是研究的重点。因此，本文从传感器干扰因素出发，从而追寻其抗干扰技术的工作原理以及抗干扰技术的应用。

关键词：传感器 干扰因素 抗干扰技术 工作原理

一、传感器的概述

传感器作为自动化的重心，其灵敏性、准确性、高效性影响着自动化设备是否正常运行，正因如此，传感器的抗干扰技术才会被研究人员重视。传感器是一种能感受规定的被测量信号，并将其转化成可用的输出信号的装置。其一般由直接接受被测量信号的敏感元件和转换元件组成。

二、抗干扰技术分析

（一）干扰因素

影响传感器不能正常工作的干扰因素很多，根据它们的影响特征可分为以下几类：（1）电路干扰；（2）机械类的干扰；（3）化学干扰；（4）自然因素；

（二）抗干扰技术的工作原理

抗干扰技术是解决传感器在使用过程中受到的干扰问题。根据传感器的干扰因素发现，它主要分为三个区域：传输线内、传感器内、传感器外。

因此，笔者认为要想解决这一难题，可以使用以下方法：

（1）隔离

隔离主要针对传感途径。根据查找资料可知，隔离技术主要分为两类：第一类为变压隔离技术。这种技术主要应用于交变信号传送中的通道隔离，相当于切断了传送通道。第二类为电光耦合器隔离。这种技术不同于变压器隔离，它是通过破坏干扰来达到一定程度上的抗干扰效果，且其主要针对数字接口电路。不同的干扰需要采用不同的隔离措施，不同的隔离措施也针对着不同的现场环境。

（2）接地

接地抗干扰措施主要是针对电磁干扰。一般接地技术普遍用于电信号接地以及安全接地等，是为了减小信号波动。接地技术是后期开发的成果，伴随着传感器的广泛应用而逐渐被使用。目前接地技术主要包含负载接地、安全接地、信号接地等等，在传感器接地抗干扰中是利用接地技术来抑制电容性耦合、电性耦合以及电阻性耦合。相对于某些大型工厂，其检测装置主要由传感器和仪表盘组成，而且二者之间的距离较远。如果二者之间没有接地技术的辅助，则所传递的信号将会不稳定。因此采用接地技术则会避免这一问题的出现，但是考虑在较长传输线中会有单一接地的引入，可能会造成不同电路信号的干扰，为了防止这一问题的出现，可考虑加大线宽以及增加接地点。详细地明确各个接地点的电位，从而避免形成信号干扰、电路干扰等。

（3）屏蔽

屏蔽是目前市面上传感器抗干扰使用最多的技术，因为它对于多种干扰都具有一定的抗干扰性。例如：静电干扰、磁场干扰、温度干扰、频率干扰等。第一：静电屏蔽是利用导电性较好的金属材料制作成封闭性的外壳。在使用的过程中将需要抗干扰的电路放入金属外壳中，从而达到避免电路受到外界电路干扰的效果。第二：磁场屏蔽，其做法与静电屏蔽是相同的，唯一的不同点在于其屏蔽的干扰因素，磁场屏蔽所屏蔽的是磁场，且是大于40KHZ的高频磁场。众所周知，当电路的导电性能较好时，可能会出现高频磁场，而在不采取任何措施的前提下，高频磁场会干扰传感器的信号输送。因此根据这一情况实施相应策略，在产生高频磁场的外围增加导电性良好的金属外壳，当此处产生高频干扰时就会在屏蔽层的外围产生电涡流，而电涡流的产生是为了消耗高频磁场，从而起到抗干扰的效果。

三、传感器抗干扰技术的应用

（一）红外线扫描仪传感器的人体检测

红外线扫描仪传感器是根据光的信号强度来反应人体状况，它能够将光的信号强度转换成电信号，传送到仪表盘中，从而传递出所检测的人体信息。这种传感器对温度和光照的要求极高，只有在一定的温度和光照条件下，红外线扫描仪才能够具有稳定的工作环境。因此，一般会采用温度屏蔽抗干扰技术，根据温度屏蔽使传输线的温度保持一致，从而使传输信号稳定的传达至显示器。

（二）汽油液面高度传感器的汽车汽油量检测

汽油液面高度传感器有两种，一种为汽油压力的传感器，这是通过将汽油的重量与传感器相结合，自动装置根据传感器的传送信号来判断汽车内油量的变化。而在这一过程中可能会干扰的因素有：机械干扰。这一方面的干扰主要体现在汽车在工作时产生的震动，从而给传感器带来的干扰。当汽车在运行时，所产生的震动会影响传感器的内部件的位置，敏感元件和转换元件发生故障，则传感器也将失去它的功用。而屏蔽克服了这一干扰，使得其震动的频率在可接受的范围之内。另一种为液面高度传感器，根据油箱直观的反应在仪表盘中。这种传感器对温度的要求极高，因为温度的高低对应电阻的大小。

（三）浓度传感器的食品检测

浓度传感器在食品检测中通常对应某种物质，例如二氧化碳、碳酸等，它主要通过其所含物质的浓度对應其传感器的显示变化。因此，这种传感器对于化学物质等的要求较高。而对于目前使用的浓度传感器都以根据其特有的属性加载了隔离抗干扰技术。这样不仅仅能够抵抗化学物质的腐蚀，增加使用寿命，也在一定程度上提高了检测的准确度。

四、总结

在科技高速发展的今天，自动化装置已经走向全球化，而传感器诞生是顺应时代发展的产物。据我国科学研究信息显示，传感器技术已经纳入我国重点科技研究对象。而与传感器密切相关的抗干扰技术则是当下研究的重点。影响传感器准确输送的因素有很多，要想拥有一款高性能的传感器，就需要拥有实用的抗干扰技术。只有从根本上解决这些干扰因素，才能够保证传感器工作的可靠性、高效性。

参考文献

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