参考自：《自动检测技术及应用（第3版）》 梁森 机械工业出版社
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知识点总览
Author：HYH
Date：2020/7/19
简述
在测量过程中，会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，称之为噪声（Noise）。如果骚扰引起设备或系统的性能下降时，称之为干扰（Interference）。
电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility,EMC）指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即同一电磁环境中的各种设备都能正常工作又互不干扰，达到兼容状态。
电磁兼容包括EMS和EMI两部分。
EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）：电气设备本身在执行应有功能的过程中，所产生不利于其他系统的电磁噪声；
EMS（Electro Magnetic Susceptibility，电磁抗扰度，或称电磁耐受性）：电气设备在执行应有功能的过程中，不会因周围电磁干扰而产生性能劣化的能力；
电磁干扰的来源
- 自然界干扰源
- 人为干扰源
电磁干扰三要素
3. 干扰源
4. 干扰途径
5. 对电磁干扰敏感性较高的接收电路
消除/减弱电磁干扰的办法
6. 消除或抑制干扰源
7. 切断干扰途径
8. 削弱接收回路对干扰的敏感性
电磁干扰的传输路径
电磁干扰的传输路径有两种方式，即路的干扰和场的干扰。
路的干扰：又称传导干扰（Conducted Interference），必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，干扰沿着这一连接电路从干扰源传输至敏感设备。
场的干扰：又称辐射干扰（Radiated Interference），不需要沿着电路传导，而是以电磁辐射干扰发射（EMI）的方式进行。
通过路的干扰
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由泄露电阻引起的干扰
泄露电阻是指在储能元件两端并联的电阻,其功能在于给储能元件提供一个消耗能量的通路,使电路安全。噪声源可以通过这些漏电电阻作用于有关电路而造成干扰。 -
差模干扰
干扰电压和干扰电流在到线上的流动可分为两种：一种是两根导线分别作为干扰的往返线路传输，称作差模干扰；另一种是干扰信号在传感器的两根导线上的传输电流大小相等、相位相同，称为共模干扰。
克服方法：
可在回路中插入低通滤波器消除差模干扰，参见【电磁兼容控制技术】的“滤波技术”一章。
从一个系统的一对输入端看，若信号的极性相反（同样，电流的方向相反），这样的信号为差模信号（differential-mode signal）。若信号的极性相同（同样，电流的方向也相同），这样的信号称为共模信号（Common-mode signal）。
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由共阻抗耦合引起的干扰
两个或两个以上的电路共同享有或使用一段公共的线路，而这段线路又具有一定的阻抗时，这个阻抗成为这两个电路的共阻抗。功率较大电路的电流流过这两个电路的共阻抗，产生的压降就成前置电路的干扰电压。常见例：通过接地线阻抗引入的共阻抗耦合干扰。
克服方法：
在多级电路中，可采取地线分开设置的措施，见【电磁兼容控制技术】一章。 -
由电源配电回路引入的干扰
交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸收各种干扰的网络，而且十分方便地以电路传到的形式传遍各处。
通过场的干扰
工业现场各种线路上的电压、电流的变化必然反映在其对应的电场、磁场的变化上，而处在这些场内的导体将受到感应而产生感应电动势和感应电流。
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由电容性耦合引起的干扰
常见例：两平行导线通过寄生电容产生耦合干扰。
寄生电容也称为杂散电容,是电路中电子元件之间或电路模块之间,由于相互靠近所形成的电容。寄生电容是在现代工艺水平下是不可避免的,同时经常是设计时不希望得到的电容特性。
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共模干扰
一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。
触发条件：输电线与信号线距离相等，仪器输入阻抗对称。
当二次仪表的两个输入端出现很难避免的不平衡时，共模电压的一部分将转换为差模干扰，就较难消除了，因此必须尽量保持电路的对地平衡。
克服方法：
1 采用双绞扭导线
2 静电屏蔽技术：见【电磁兼容控制技术】一章
采用双绞扭导线可以使引入信号处理电路两端的干扰电压大小相等、相位相同、从而使电路的差模干扰减小，形成共模干扰。
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由磁场耦合引起的干扰
磁场耦合干扰，或称电感耦合干扰。
克服方法：
1 使信号源引线原理强电流干扰源
2 采用低频磁屏蔽
3 采用绞扭导线 -
高频电磁场辐射引起的干扰
高频辐射耦合是以电磁场的形式，通过辐射途径，将电磁能量从干扰源，经辐射空间传输到检测设备。
常见的有：
天线间的辐射耦合：干扰源和设备中，较长的输出信号线、控制线、输入信号线等都可看成一段发射天线或接收天线，均能发射和接收电磁波，之间形成天线辐射耦合干扰。
电磁场对导线的感应耦合：干扰源的每一根导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回阻抗构成一个回路。干扰沿导线产生电磁辐射而进入设备，形成电磁辐射干扰。
电磁场对闭合回路的耦合：电路中的某些闭合回路的长度约等于电磁场波长的1/4时，干扰源的电磁场与闭合回路之间的电磁耦合加大，将在闭合回路中产生较大的干扰电流。
克服辐射性耦合干扰的方法：
- 空间分离：分离相互容易干扰的设备和导线
- 频率分离：使产生辐射的设备和易接收辐射的设备工作频率不同
- 屏蔽措施：见【电磁兼容控制技术】一章
- 减小输入信号线（相当于天线）的长度和高度
- 减小内部印制电路板所包围的环线面积
电磁兼容控制技术
即抗电磁干扰技术，用于切断干扰途径和削弱电路对干扰的敏感性。
屏蔽技术
利用金属材料制成容器，将需要防护的电路包围在其中，可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为屏蔽。
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静电屏蔽
静电屏蔽是用导电性良好的金属（铜、铝等）为材料制作成封闭的金属容器，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力线不影响其内部的电路；
若将金属容器的外壳与地线连接，内部电路产生的电力线干扰也无法外逸而影响外电路。 -
低频磁屏蔽
用来隔离低频（主要指50HZ）磁场和固定磁场（静磁场）耦合干扰的有效措施。 -
高频磁屏蔽
屏蔽对象是高频（1MHZ以上）磁场。
接地技术
地线的种类
对于仪表、通信、计算机来说，地线是指电信号的基准电位，也称公共参考端，可以是接大地的，也可以是与大地隔绝的，通常将仪表设备中的公共参考端称为信号地线。
信号地线可分为：
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模拟信号地线
模拟信号地线是模拟信号的零信号电位公共线。因为模拟信号电压多数情况下均较弱，易受干扰，易形成级间不希望的反馈，所以模拟信号地线的横截面积应尽量大些。 -
数字信号地线
数字信号地线是数字信号的零电平公共线。由于数字信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降成为微弱模拟信号的干扰源，为避免数字信号对模拟信号的干扰（共模干扰），两者的地线应分别走线，再合理地在一点汇集，接在一起。 -
信号源地线
传感器可看作测量装置的信号源，传感器的地线就是信号源地线。 -
负载地线
负载电流通常比前级信号电流大得多，负载地线上的电流有可能干扰前级微弱的信号，因此负载地线必须与其他信号地线分开。
一点接地原则
对于上述四种地线一般应分别设置，在确需联通时，也必须仔细选择合适的点，在一个地方相连，才能消除各地线之间的干扰。
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单级电路的一点接地原则
电路中有多个元件的一端需要接地，若任意接在接地母线上，这几个点可能相距较远，不同点之间的电位差就有可能成为这级电路的干扰信号，因此应采取一点接地的方式。
考虑到加工工艺，在实际的印制电路板设计中，只能做到各接地点尽量靠近、并加大地线的宽度、减小地线长度。 -
多级电路的一点接地原则
串联接地方式：多级电路的地线逐级串联，形成公共地线。这段地线上存在不同的对地电位差，虽数值很小，但仍有可能产生共阻抗干扰。只有在数字电路或放大倍数不大的模拟电路中，为布线简便器件，采用上述电路。
使用原则：1 共用地线截面积应尽量大些，以减小地线的内阻；2 应把电平最低的电路的接地点接到电源的地线上。
并联接地方式：这种接法不易产生共阻抗耦合干扰，但需要很多根地线，在低频（1MHZ以下）时效果较好。
多点接地：当频率较高（10MHZ以上）时，应采取大面积的地线，这时允许“多点接地”，这是因为接地面积十分大，内阻很低，事实上相当于一点接地，不易产生级与级之间的共阻耦合。
滤波技术
电磁干扰滤波器属于低通滤波器，允许有用信号通过，阻止干扰信号通过，使传入（或传出）设备的骚扰值不超过给定的规范值，不致使设备的性能降低。
RC信号线滤波器
其它
交流电源滤波器
磁珠滤波技术
直流电源滤波器
光耦合技术
略。