各類光纖傳感器常用行之有效的抗干擾技術

　　各類光纖傳感器常用行之有效的抗干擾技術

　　在光纖傳感器電子測量裝置的電路中出現的、無用的信號稱為噪聲，當噪聲影響電路正常工作時，該噪聲就稱為干擾。信號傳輸過程中干擾的形成必須具備三項因素，即干擾源、干擾途徑以及對噪聲敏感性較高的接收電路。因此消除或減弱噪聲干擾的方法可以針對這三項中的其中任意一項采取措施。在傳感器檢測電路中比較常用的方法，是對干擾途徑及接收電路采取相應的措施以消除或減弱噪聲干擾。下面介紹幾種常用的、行之有效的抗干擾技術。

　　光纖傳感器將需要保護的電路包在其中，可以有效防止電場或磁場的干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

　　靜電屏蔽

　　根據電磁學原理，置于靜電場中的密閉空心導體內部無電場線，其內部各點等電位。用這個原理，以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料，制作密閉的金屬容器，并與地線連接，把需要保護的電路值r其中，使外部干擾電場不影響其內部電路，反過來，內部電路產生的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感囂測量電路中，在電源變壓器的一次側和二次側之間插入一個留有縫隙的導體，并把它接地，可以防止兩繞組之問的靜電耦合，這種方法就屬于靜電屏蔽。

　　光纖傳感器對于高頻干擾磁場，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內產生電渦流，消耗干擾磁場的能量，渦流磁場抵消高頻干擾磁場，從而使被保護電路免受高頻電磁場的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地，同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質網狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。屏蔽材料必須選擇導電性能良好的低電阻材料，如銅、鋁或鍍銀銅等。

　　光纖傳感器干擾如為低頻磁場，這時的電渦流現象不太明顯，只用上述方法抗干擾效果并不太好，因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層，以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內部。使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步將其接地，又同時起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用。

　　基于以上三種常用的屏蔽技術，因此在干擾比較嚴重的她方，可以采用復合屏蔽電纜，即外層是低頻磁屏蔽層。內層是電磁屏蔽層．達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題，否則其傳輸效率、靈敏度都要變低。必須對傳感器進行靜電屏蔽，而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術，一般稱之為驅動電纜技術。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生電容。

　　光纖傳感器是抑制干擾的有效技術之一，是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾，同時可提高測試系統的可靠性，減少系統自身產生的干擾因素。接地的目的有兩個：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的，傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要求接地電阻在10 ？以下。屏蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路，以防干擾測量裝置。接地電阻應小于0．02 ？。

　　信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線，它本身可能與大地是絕緣的。信號地線又分為模擬信號地線和數字信號地線，模擬信號一般較弱，故對地線要求較高：數字信號一般較強，故對地線要求可低一些。

　　不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求，必須選擇合適的接地方法，常用接地方法有一點接地和多點按地。

　　光纖傳感器能有效地指導傳感器，特別是敏感結構幾何參數、邊界結構的優化設計過程

　　光纖傳感器提高針對性，縮短樣機研制過程和利于處理不同物理量之間的耦合等

　　光纖傳感器一方面，光纖傳感器是多學科的密集技術，涉及的知識內容遍及許多基礎科學和技術科學。各種敏感效應的傳感器種類繁多，被測參數、測量范圍千差萬別，敏感元件結構復雜多樣

　　光纖傳感器另一方面，光纖傳感器的研究工作本身還具有很強的工程性，實用性。這要求傳感器的建模也要充分體現這一點

　　建模的過程

　　光纖傳感器第一個階段：由實際問題本質特征建立傳感器物理模型。此階段主要針對傳感器的基本工作原理進行。其特點是簡潔、明確、反映了傳感器的物理本質，模型中的每一項都具有鮮明的物理意義。

　　光纖傳感器第二個階段：由光纖傳感器的物理模型建立其數學模型。此階段主要根據傳感器的基本工作原理，針對傳感器的敏感元件進行。其特點是包含了傳感器的幾何結構參數、物理參數、邊界條件及其他約束條件；物理特征含蓄，具有較強的抽象性。

　　光纖傳感器第三個階段：求解數學模型。物理模型的建立對光纖傳感器整個建模工作至關重要，它既依賴于對傳感器工作機理的理解，又依賴于已有的實際工作經驗；數學模型的建立主要取決于傳感器相關的技術基礎和數學基礎，它是保證模型準確、可靠的關鍵；數學模型的求解直接影響到整個建模工作的成效和應用價值。