探析电子测控系统中的屏蔽与接地技术

探析电子测控系统中的屏蔽与接地技术 探析电子测控系统中的屏蔽与接地技术 摘 要在电子测控系统中，首先也是极其重要的是保证电子电路的可靠性。然而，实际上，在信号传输过程中，常常存在着很多干扰，这些干扰往往是无法消除的，只能通过屏蔽和接地等技术来将干扰降低。因此，本文对屏蔽和接地技术进行了详细的介绍和分析，力求做出具有针对性的措施来确保电子电路的可靠性。 关键词屏蔽；接地技术；测控系统 中图分类号：TN06 文献标识码：A 文章编号：1009-914X14-0062-01 0 引言 在电子测控系统中，要想得到相对准确的数据，就需要对其进行相应的屏蔽和接地。 “屏蔽与“接地之间进行相互的配合，能够很好的抑制干扰，是信号传输的线路中比拟常用的一种抗干扰技术。在信号的传输过程中，往往有着很多的干扰源，如无线电通讯设备、日光灯和电力线等设备，这些设备的电磁辐射将会对信号的传输产生电磁干扰，同时这种电磁干扰是无法消除的，要想将电磁干扰减小到最低限度，就需要采用屏蔽和接地技术等来实现。 1 屏蔽的定义及其分类 在电子系统中，往往需要采取相应的措施来防止静电和电磁的相互感应，而采取的这种措施就叫做屏蔽。屏蔽，是通过利用磁性材料或者低电阻材料所制成的容器，通过这种容器来将需要隔离起来的电路所进行包围的方法。屏蔽能够通过多种屏蔽体来反射或者吸收电磁场干扰的侵入，进而来实现将干扰传播阻断的目的；或者屏蔽体能够将干扰源所造成的电磁辐射能量限制在其内部，从而阻止其干扰相应的电路设备。因此，屏蔽分为两种，一种是主动的进行屏蔽，来防止电磁场的外泄，另外一种是属于被动的屏蔽，防止某一个区域受到电磁场干扰的影响。屏蔽与接地有着十分密切的关系，要想有着很好的屏蔽效果，不仅要仔细的考虑屏蔽层的接法外，还需要特别注意相应的接地方式。只有采用了合理的接地方法和屏蔽，才能够最大限度的克服干扰。 屏蔽可以分为三类，分别为静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。静电屏蔽属于电容性干扰，用于防止静电干扰和静电耦合干扰；磁屏蔽属于电感性干扰，用于防止低频率的磁感应，采用是高导磁系数的材料，如双绞线、锰游合金等；电磁屏蔽主要是用来防止那些高频电磁场的干扰，可以采用低电阻的金属材料，如铜铝等，其原理就是利用低电阻金属材料内流过的电流来防止磁场的干扰。 2 屏蔽技术 对于那些一般的电场屏蔽，是可以采用接地的导体包围噪声干扰源，或者是采用接地的导体来包围那些需要保护的导线和电路。采用导电性能好的金属作为屏蔽体所需的材料，同时还需要尽量的减少中心导线所伸出屏蔽体的长度，对于编织网的网孔，还需要减到最低程度，屏蔽体要单端可靠的进行接地。 高导磁材料所制成的屏蔽体可以用来屏蔽磁场。对于接收回路磁屏蔽的关键是要减少接收回路的环路面积。而对于噪声源磁屏蔽的最关键就是使在磁屏蔽体中流过一个电流，这个电流要中心导线大小相等，方向相反。 当需要屏蔽的电路特别的灵敏且干扰电磁场又特别的强时，可以通过采用双层屏蔽。对于双层屏蔽需要注意的是：内外的屏蔽盒之间只能一点连接，同时还需要增加滤波电路，力争使两层屏蔽间的距离尽量大。为了使屏蔽的效果好，对于仅仅有着铁磁材料的情况时，屏蔽层之间的间隙厚度要为每一层屏蔽材料的厚度；对于由导电材料和铁磁材料共同构成的很多层屏蔽时，此时屏蔽层之间就不应该具有间隙。 对于系统的电缆，特别是承当传输模拟信号的电缆，可以采用包扎、编织和金属皮屏蔽的三种方式来进行屏蔽。包扎屏蔽电缆是由螺线所组成的，虽然柔性比拟好，能够在视频中使用，但是缺点是螺线有电感；对于编织屏蔽电缆具有很好的优点，如易弯曲、柔性好、直流电阻少、寿命长，在低频中应用广泛；金属屏蔽电缆的外面具有塑料层，具有很强的隔离性，同时柔性小，作用距离比拟长，直流的电阻也比拟大，比拟适宜在射频中使用。在整个系统中，可以选择电缆进行组合屏蔽，如多路信号传输时，选择那种具有屏蔽的塑料电缆，将会对导线的分布电容和电磁感应都有很好的屏蔽效果。 采用金属网的屏蔽室，能够防止空间的电磁波对那些具有高灵敏度接收设备的干扰。如果采用单层的金属网屏蔽室，能够得到4050dB的屏蔽效能，而采用中间具有绝缘衬垫的双层金属网屏蔽室，就能够得到70100dB的屏蔽效能。在使用金属网屏蔽室时，还应该注意如下情况：要想得到高性能，需要采用密织金属网；如果想提上下屏蔽的效能，要采用那些具有高导电率的材料；如果想改善高频屏蔽的效能，就需要将网丝材料的线径增加。 设置屏蔽的原那么如下：第一，导线的屏蔽层需要在信号接地处与零信号参考电位点相互连接。这样，就可以将屏蔽看成是不需要电流来返回到接地点的泄露通道；第二，要想使静电屏蔽罩能够有效，就需要将屏蔽罩内部电路的零信号参考电位点与屏蔽罩来相互连接。如果信号接地，那么屏蔽罩也要进行接地。如果信号不进行接地，那么屏蔽罩也是不能够进行接地的。 3 接地技术 接地技术的根本目标就是为了去除各个电路电流在流经一个公共地线阻抗所产生的噪声电压，防止电位差和电磁场对其的影响，使其不能够形成地环路。系统接地方式有多种方式，接地技术按其目的可以分为信号地和保护地两类，如低噪声放大器，是信号接地。信号地往往有分为一点接地和多点接地的方式。 在实际的工作过程中，特别是当有着微弱信号处理系统的过程中，往往会不可防止的出现弱电电路和强电电路同时存在的现象，它们能够连成一个系统来共同工作，在这种情况下，就需要全面的考虑这种接地方式。在低频的时候，通过将串并联相互结合的一点接地的方法，同时需要简单易行和噪声标准的前提下进行统筹兼顾，分组连接的方式，即将高电平装置共用一组接地线，而低电平装置共用另外的一组接地线，对于功率相差大和噪声电平也相差大的电路进行分开，采用不同的地线。在高频的时候，采用多点接地的方式。总体上来说，对于那些比拟复杂的系统，要采用至少三个以上的地线系统，同时这些地线系统是分开的，即低电平地、电源地和高电平地。通过将接地和屏蔽恰当巧妙的结合，能够使系统抗干扰的效果到达最正确状态。 一般来说，电路板上面不仅有高速逻辑电路，同时也有线性电路，要尽量的把他们分开，这两者的地线最好不要混淆，要分别的与电源端地线进行相连。同时还要尽量的将线性电路的接地面积加大。接地线要尽量的加粗，如印刷电路板，要使它通过三倍于印刷电路板上所允许的电流；对于印刷板上面只使用数字电路的，要将接地线构成一个闭环路。 4 结束语 屏蔽和接地技术在电子测控系统中起到十分关键的作用。随着电磁能广泛的利用，电磁干扰现象已经引起了人们的关注。电磁干扰会导致设备的工作异常，同时还会致使信号失真，控制失效。屏蔽和接地作为抗干扰的最重要的措施，已经被广泛的应用，但是不同的测量设备和测量仪器，其测控系统所遇到的接地和屏蔽问题往往是千差万别，还需要有针对性的进行区分对待，还有待于更进一步的探索和研究。 参考文献 【1】 赵楠；统一扩频测控系统中关键技术研究D.哈尔滨工业大学；2021年. 【2】 田兆运，林利栓.测控系统表达六大进步N.新华每日电讯；2021年 【3】 郑明正，霍柳行. 浅谈接地技术在井下供电中的应用J.?陕西煤炭?，2021年02期 . 【4】 丁站民；论电视工程接地技术的应用J；中国传媒科技，2021年18期. 【5】沈兰兰.播送电视工程接地技术的应用J.中国科技信息，2021年18期. 【6】程小苟，王益军.卫星接地方式的分析与思考J.航天控制，2021年05期. 【7】林假设波.PCB电磁兼容设计中的电源和接地研究J.电子测试，2007年01期. 【8】于爱民，王兰花，宋岩.弱电回路屏蔽信号线屏蔽层接地方式J.电力自动化设备，2021年11期.