5-干扰的抑制方法解析.ppt

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1、干扰的抑制干扰的抑制生物医学电子学生物医学电子学低噪声低噪声抗干扰抗干扰生物信号测量基本条件生物信号测量基本条件ReviewReview形成干扰的三个环节形成干扰的三个环节干扰源干扰源耦合途径耦合途径敏感回路敏感回路“经公共阻抗耦合经公共阻抗耦合”形成干扰的原理形成干扰的原理近场感应耦合及抑制措施近场感应耦合及抑制措施 电容性耦合电容性耦合 电感性耦合电感性耦合 近场耦合抑制方法近场耦合抑制方法一、电容性耦合一、电容性耦合电容（器）是什么？凡是被绝缘物分开的两个导体的总体，都具有电容效应。比如：平行两导线之间，线圈的各匝之间，导线和大地之间 在电子系统内部元件和元件之间，导线和导线之间以及导线

2、与元件，导线、元件与结构件之间都存在着分布电容。分布电容：除电容器外，由于电路的分布特点而具有的电容效应。一个导体上的电压或干扰成份通过分布电容使其他导体上的电位受到影响，这种现象称为电容性耦合。（本质是位移电流）怎么影响呢？位移电流 变化的电场引起根据根据R的取值的取值R对于给定的电路一般为定值，主要是频率发生变化：频率较低时：频率较高时：wm为转折点频率，对于生物电信号检测，多数情况其为 kHz数量级实际情况，多数频率低于wm估算干扰电压的公式如下：静电场中的屏蔽导体内电场为0，导体为等势体将被干扰端进行屏蔽 若将导线完全屏蔽：屏蔽若屏蔽线接地，则导线2受干扰的电压也为01ssG 实际中的

3、屏蔽应用(部分屏蔽、芯线外露）：虽然，也为：但因为屏蔽后，导线伸出屏蔽层的长度短，C值显著减小如果屏蔽层编织不紧密或接地不良，使C值增大，还不如不使用屏蔽导线故，U2s值减小。？C1）屏蔽层良好接地2）尽量缩短芯线暴露长度3）屏蔽层网编织紧密优良的屏蔽应具备的条件低噪声低噪声抗干扰抗干扰生物信号测量基本条件生物信号测量基本条件ReviewReview形成干扰的三个环节形成干扰的三个环节干扰源干扰源耦合途径耦合途径敏感回路敏感回路近场感应耦合近场感应耦合及抑制措施及抑制措施 电容性耦合电容性耦合 电感性耦合电感性耦合 近场耦合抑制方法近场耦合抑制方法经公共阻抗耦合经公共阻抗耦合形成干扰的原理形成

4、干扰的原理远场、近场远场、近场耦合的概念耦合的概念二、电感性耦合二、电感性耦合干扰电流产生的干扰电流产生的磁通随时间变化磁通随时间变化经经闭合回路的闭合回路的互感互感而形成干扰电压而形成干扰电压在系统内部，在系统内部，线圈或变压器的漏磁线圈或变压器的漏磁是形成干扰电压的主要原因是形成干扰电压的主要原因在系统外面，在系统外面，是由于两根导线在长是由于两根导线在长距离平行架设中形成干扰电压距离平行架设中形成干扰电压本质：电磁感应变化的磁场产生感应电压（a）耦合示意图；（）耦合示意图；（b）用磁通密度表示的等效电路；（）用磁通密度表示的等效电路；（c）用互感表示）用互感表示.为了减小Us，可采取下述

5、方法：远离干扰源，削弱干扰源的影响远离干扰源，削弱干扰源的影响 减小耦合通路，即减小减小耦合通路，即减小A和和cos值值尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直使信号线贴近地平面布线，以减小回路闭合面积使信号线贴近地平面布线，以减小回路闭合面积 采用采用单侧或双侧单侧或双侧绞合线的走线方式绞合线的走线方式 绞合线效果绞合线效果（a a）受干扰侧绞合）受干扰侧绞合 （b b）干扰侧绞合）干扰侧绞合感应侧感应侧被感应侧被感应侧感应侧感应侧被感应侧被感应侧 注意 在电感性耦合中，干扰电压的等效电压源是串联在信号回路中的，所以它的大小与信号回路的阻抗无关。（与电容耦合比

6、较）因此抑制电感性耦合的关键，因此抑制电感性耦合的关键，在于减小回路的面积，单纯靠在于减小回路的面积，单纯靠接地接地并不能抑制磁场的干扰。并不能抑制磁场的干扰。抗干扰措施干扰源：远离干扰源，削弱干扰源的影响耦合途径（明确引入干扰的途径）传导耦合公共阻抗耦合电磁耦合：远场、近场电场、近场磁场人体电测量中抑制近场干扰的具体措施 1、减小分布电容C：增大间距，缩小分布电容的 有效面积（非平行布线）平行板小间距：2、屏蔽接地 1）良好接地 2）尽量缩短中心导线暴露的长度 3）屏蔽层网编织紧密减小容性耦合的方法减小感性耦合的方法远离干扰源，削弱干扰源的影响。尽量减小耦合通路，即减小面积A和cos值。A)

7、尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直;B)使信号线贴近地平面布线，以减小回路的闭合面积采用绞合线的走线方式。实例分析人体信号测量中通过容性耦合引入的干扰人体信号测量中通过感性耦合引入的干扰 Cd1为人体与50Hz、220V馈电线之间的分布电容，Cd2为人体与大地之间的分布电容1.人处于市电环境中所受干扰人体处于电场中，设定人体为等电势体Cd1Cd2UCM通常Cd1Cd2若取Cd2=10Cd1电源馈电线电源馈电线2.导联线形成容性耦合心电信号检测电路如下：Z1和Z2表示电极和皮肤之间的接触阻抗C1和C2表示市电供电线与人体之间形成的分布电容放大器输入阻抗很大 设Id1=Id2=6nA，Z1、Z2

8、有5k的不平衡，UAB=Id（Z1-Z2）=30V，约为心电信号的3%位移电流 变化的电场引起如果有Z1=Z2，且C1=C2，即导联条件完全对称，则位移电流形成的电压互相抵消。但是，通常情况下很难匹配。措施：减少电极与皮肤之间的接触阻抗3.人体表面形成容性耦合Id=0.2A，0.2A800=160V，它相当于心电信号的16%以标准导联I为例，假设两臂间的体电阻为800减小体电阻三个电极同时置于胸部但不易消除措施：4.生物电测量中磁场的感性干扰 病室中，Bcos约为3.210-7Wb/m2，则50Hz磁场的感应电压约为160 A（V）。回路面积A须限定在0.1m2以下，方可使感性耦合干扰电压小于

9、10V 屏蔽；远离干扰源；输入导联线绞合；容性、感性耦合原理容性、感性耦合原理近场耦合的抑制方法近场耦合的抑制方法人体测量的实例分析人体测量的实例分析Conclusions参考书目参考书目1 1、电子电路抗干扰实用技术、电子电路抗干扰实用技术（毛楠等著，（毛楠等著，国防工业出版社）国防工业出版社）2 2、电磁兼容设计、电磁兼容设计（白同云等著，北京邮电大学出版社）（白同云等著，北京邮电大学出版社）3 3、电磁干扰及控制、电磁干扰及控制（林国荣等著，电子工业出版社）（林国荣等著，电子工业出版社）作业：1 1、简述电容性、电感性耦合干扰的抑制措施、简述电容性、电感性耦合干扰的抑制措施0 0、复习分布电容、位移电流的相关知识、复习分布电容、位移电流的相关知识2 2、结合示波器探头从人体检测到的波形实验情况，分析、结合示波器探头从人体检测到的波形实验情况，分析人体干扰耦合形成的环节及可能的抑制措施。人体干扰耦合形成的环节及可能的抑制措施。3 3、结合手机对音响扩音系统的干扰现象，分析干扰形成、结合手机对音响扩音系统的干扰现象，分析干扰形成的原因，解释观察到的现象，给出可能的解决措施。的原因，解释观察到的现象，给出可能的解决措施。