設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊:電路設(shè)計中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析
電路設(shè)計是傳感器技術(shù)性能以及是否具有優(yōu)越的關(guān)鍵影響因素,由于傳感器輸出端都是很微小的信號,如果企業(yè)因為噪聲導(dǎo)致社會有用的信號被淹沒,那就得不償失了,所以需要加強傳感器電路的抗干擾設(shè)計發(fā)展尤為重要。電渦流位移傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。一體化振動變送器將壓電傳感器和精密測量電路集成在一起,實現(xiàn)了傳統(tǒng)“傳感器+信號調(diào)理器”和“傳感器+監(jiān)測儀表”模式的振動測量系統(tǒng)的功能;適合構(gòu)建經(jīng)濟型高精度振動測量系統(tǒng)。振動故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)分析范圍20KHz;緩變信號通道不少于32路,16位精度,動態(tài)信號通道不少于4路,102.4kS/s;系統(tǒng)變攜,可以自帶電源連續(xù)工作4小時。在這之前,我們國家必須了解傳感器電路噪聲的來源,以便找出可以更好的方法來降低噪聲。
電路設(shè)計中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析
電路設(shè)計是影響傳感器性能的一個關(guān)鍵因素,因為傳感器的輸出信號非常小,如果有用的信號因為噪聲而被淹沒,那么增益就不值得損失,因此,加強傳感器電路的抗干擾設(shè)計就顯得非常重要。在此之前,我們必須了解傳感器電路噪聲的來源,以便找到更好的降低噪聲的方法。一般來說,在傳感器電路中有七種主要的噪聲類型:
低頻噪聲
低頻噪聲主要是企業(yè)由于公司內(nèi)部的導(dǎo)電微粒不連續(xù)發(fā)展造成的。特別是碳膜電阻,其碳質(zhì)材料內(nèi)部管理存在問題許多學(xué)生微小顆粒,顆粒之間是不連續(xù)的,在電流流過時,會使電阻的導(dǎo)電率發(fā)生時間變化可以引起電流的變化,產(chǎn)生一種類似接觸社會不良的閃爆電弧。另外,晶體管也可能導(dǎo)致產(chǎn)生具有相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲,其產(chǎn)生作用機理與電阻中微粒的不連續(xù)性相近,也與晶體管的摻雜不同程度以及有關(guān)。
半導(dǎo)體電子器件發(fā)展產(chǎn)生的散粒噪聲
由于跨越半導(dǎo)體PN結(jié)的勢壘區(qū)的電壓的改變導(dǎo)致在該區(qū)域中累積的電荷量改變,所以出現(xiàn)電容效應(yīng)。 當(dāng)施加的正向電壓增加時,N區(qū)中的電子和P區(qū)中的空穴向耗盡區(qū)移動,這等同于對電容器充電。 當(dāng)正向電壓降低時,它使電子和空穴遠離耗盡區(qū),這相當(dāng)于電容放電。 當(dāng)施加反向電壓時,耗盡區(qū)反向改變。 當(dāng)電流流過勢壘區(qū)時,這種變化可能導(dǎo)致流過勢壘區(qū)的電流輕微波動,從而產(chǎn)生電流噪聲。 噪聲的大小與溫度和帶寬 △ f成正比。
高頻熱噪聲
高頻熱噪聲是由導(dǎo)體中電子的不規(guī)則運動引起的。溫度越高,電子運動越強烈。導(dǎo)體中電子的不規(guī)則運動在其內(nèi)部產(chǎn)生許多小電流波動。由于其運動無序,其平均總電流為零,但當(dāng)其作為元件(或電路的一部分)插入放大器電路時,其內(nèi)部電流被放大,成為噪聲源,尤其是對高頻工作電路的高頻熱噪聲有很大影響。
通常在工頻下,電路的熱噪聲與通帶成正比,通帶越寬,電路熱噪聲的影響越大。以一個1k的電阻為例。如果電路的通帶為1MHz,電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4V(假設(shè)溫度為室溫T=290K)??此圃肼暤碾妱觿莶淮?,但如果接在增益為106倍的放大電路上,其輸出噪聲可達4V,對電路會造成很大的干擾。