
习愿七及参考答案 7-1、简述干扰的三个组成要素. 7-2、简述电磁干找的种类。 7-3、简述干扰对机电一体化系统的影利。 7-4、什么是共模干扰? T-5、分析在机电一体化系饶中常用的抗干扰措施。 76、什么是屏蓝技术及其分类? 7-7、机电一体化中隔离方法有哪些? 7-8、常川的滤波器有哪些并分析他们的适川场合。 79、什么是接地?常用的接地方法有哪些?各有什么优缺点: 7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰? 7-11、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有那些? T-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电糯合器。请问光电属合器的作 用有事些 7-13、拉制系统接地通常要注意哪些事项了 7-14、目前,我国强制进行机电产品的“3C”认证。“3汇”认证的含文是什么?有什么 意义? 7-15、为什么国家严令禁止个人和集体名自使用大功率无绳电话? T-16、请解释收音机(成电台)的频道(信号)接收工作单理。 T-17、什么是工類?工顿滤波原理是什么? 7-18、计算机控制系统中,如何用载件进行干抚的防护? 7-19、试分析在变频器的输出端为什么常常会接磁环? 7-20、试举你身边机电一体化产品中应用抗干扰措能的例子并分析之
习题七及参考答案 7-1、简述干扰的三个组成要素。 7-2、简述电磁干扰的种类。 7-3、简述干扰对机电一体化系统的影响。 7-4、什么是共模干扰? 7-5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。 7-6、什么是屏蔽技术及其分类? 7-7、机电一体化中隔离方法有哪些? 7-8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合。 7-9、什么是接地?常用的接地方法有哪些?各有什么优缺点? 7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰? 7-11、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有哪些? 7-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器,请问光电耦合器的作 用有哪些? 7-13、控制系统接地通常要注意哪些事项? 7-14、目前,我国强制进行机电产品的“3C”认证。“3C”认证的含义是什么?有什么 意义? 7-15、为什么国家严令禁止个人和集体私自使用大功率无绳电话? 7-16、请解释收音机(或电台)的频道(信号)接收工作原理。 7-17、什么是工频?工频滤波原理是什么? 7-18、计算机控制系统中,如何用软件进行干扰的防护? 7-19、试分析在变频器的输出端为什么常常会接磁环? 7-20、试举你身边机电一体化产品中应用抗干扰措施的例子并分析之

习思七答案 7-1、简述干扰的三个组成要素。 干扰的形成包括三个要素,干扰源、传播途径和接受载体, 7-2、简述电磁干找的种类。 1,静电干援 2、磁场规合干扰 3、漏电韩合干扰 4,共阻抗干扰 5、电烟辐射干扰 7-3、简述干扰对机电一体化系统的影响。 在机电一体化系统的工作环境中,存在大量的电磁信号,如电网的被动、强电设备的启 停、高压设备和开关的电磁辐射等,当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时,往往就会 扰乱系统的正常运行,轻者造成系统的不稳定,降低了系统的精度:重者会引起粒制系统死 机或误动作,造成设备损坏成人身伤亡, 7-4、什么是共模干扰? 共极干扰往往是指同时加截在各个输入信号接口断的共有的信号干扰,如图T-3所示检 测信号输入D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰, 7-5、分析在机电一体化弱统中常用的抗干扰罐嫩。 种制干扰的措施很多,主委包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法 76、什么是屏数技术及其分类? 屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体,将干扰源或干扰对象包围起米从 而斯成削露干扰场的空问妈合通道,阻止其电磁能量的传输,按需屏蔽的干扰场的性质不 同,可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 7-7、机电一体化中隔离方法有哪些? 隔离方法有光电隔离、变压器隔离和雅电器隔离等方法 7-8、常用的滤被器有哪些并分析他们的适用场合? 就波是抑制干扰传导的一种重要方法.由于干扰源发出的电磁干扰的顿滞往往比要核收 的信号的频谱宽得多,因此。当接受暮接收有用信号时,也会接收到那些不希望有的干扰。 这时,可以采用滤被的方法,只让所需要的频率成分通过,而将干扰频率成分加以即制
习题七答案 7-1、简述干扰的三个组成要素。 干扰的形成包括三个要素:干扰源、传播途径和接受载体. 7-2、简述电磁干扰的种类。 1、静电干扰 2 、磁场耦合干扰 3、漏电耦合干扰 4、共阻抗干扰 5、电磁辐射干扰 7-3、简述干扰对机电一体化系统的影响。 在机电一体化系统的工作环境中,存在大量的电磁信号,如电网的波动、强电设备的启 停、高压设备和开关的电磁辐射等,当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时,往往就会 扰乱系统的正常运行,轻者造成系统的不稳定,降低了系统的精度;重者会引起控制系统死 机或误动作,造成设备损坏或人身伤亡。 7-4、什么是共模干扰? 共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。如图 7-3 所示检 测信号输入 A/D 转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。 7-5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。 抑制干扰的措施很多,主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法 7-6、什么是屏蔽技术及其分类? 屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体,将干扰源或干扰对象包围起来从 而割断或削弱干扰场的空间耦合通道,阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不 同,可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 7-7、机电一体化中隔离方法有哪些? 隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法 7-8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合? 滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收 的信号的频谱宽得多,因此,当接受器接收有用信号时,也会接收到那些不希望有的干扰。 这时,可以采用滤波的方法,只让所需要的频率成分通过,而将干扰频率成分加以抑制

常用滤泼器根据其频率特性又可分为低通,高通、带通、带阻等滤波器。低通滤泼器只 让低顿成分通过,而高于截止颠率的成分则受抑制、衰减,不让通过。高通滤被卷只通过高 规成分,而低于藏止频率的成分则受邦制,襄或,不让通过。香通滤波器只让某一频带范围 内的频率成分通过,而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制,不让通过,带阳滤波 器贝种制某一顿率范围内的顿率成分,不让其通过,面低干下截止和高于上载止顿率的顿率 成分则可通过。 79,什么是接地?常用的接地方法有哪些?各有什么优缺点? 将电路、授备机壳等与作为零电位的一个公共参考点《大地)实现低阻抗的连接,称之 罚接地。接地的目的有两个:一是为了安全,例如把电子设备的机壳,机座等与大地相接, 当设备中存在漏电时,不致影响人身安全,称为安全接地:二是为了给系统提供一个基准电 位,例如林冲数字电路的零电位点等,或为了抑制干扰,如屏蔽接地等。称为工作接地。工 作接地包括一点接地和多点接地两种方式。 1,一点接地 如图7-1所示为串联一点接地,由于地电阻1,2和3,是串联的,所以各电路间相 互发生干扰,虽然这种接地方式根不合理,但由于比较简单,用的地方仍然很多,当各电路 的电平相差不大时还可勉强使用:但当各电路的电平相差很大时就不能使用,因为高电平将 会产生银大的地电流并干扰到低电平电路中去, 路2 电路3 2、多点接地 多点接地所需地线较多,一授适用于低须信号。若电路工作频率较高,电感分量大,各 地线何的互感糯合会增加干扰,如图所示,各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金 属构件上
常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。低通滤波器只 让低频成分通过,而高于截止频率的成分则受抑制、衰减,不让通过。高通滤波器只通过高 频成分,而低于截止频率的成分则受抑制、衰减,不让通过。带通滤波器只让某一频带范围 内的频率成分通过,而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制,不让通过。带阻滤波 器只抑制某一频率范围内的频率成分,不让其通过,而低于下截止和高于上截止频率的频率 成分则可通过。 7-9、什么是接地?常用的接地方法有哪些?各有什么优缺点? 将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(大地)实现低阻抗的连接,称之 谓接地。接地的目的有两个:一是为了安全,例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接, 当设备中存在漏电时,不致影响人身安全,称为安全接地;二是为了给系统提供一个基准电 位,例如脉冲数字电路的零电位点等,或为了抑制干扰,如屏蔽接地等。称为工作接地。工 作接地包括一点接地和多点接地两种方式。 1、一点接地 如图 7-1 所示为串联一点接地,由于地电阻 r1,r2 和 r3,是串联的,所以各电路间相 互发生干扰,虽然这种接地方式很不合理,但由于比较简单,用的地方仍然很多。当各电路 的电平相差不大时还可勉强使用;但当各电路的电平相差很大时就不能使用,因为高电平将 会产生很大的地电流并干扰到低电平电路中去。 2、多点接地 多点接地所需地线较多,一般适用于低频信号。若电路工作频率较高,电感分量大,各 地线间的互感耦合会增加干扰。如图所示,各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金 属构件上

电路1 电路2 电路3 898.:97 3、地线的设计 机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布同和接地方法。如图7一14所示是一台 数控机床的接地方法 给并盘 7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰? 用软件米识别有用信号和干扰信号,并滤除干扰信号的方法,称为软件滤液。识别信号 的原则有两种 (1)时间原则 (2)空间原则 (3)属性原则 7-11、简运在机电一体化系统中提高抗干扰的罐鼓有哪些? 一,正辑设计力求简单可靠 二,硬件白检测和状件白恢复的设计 三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰 7-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电糯合器,请月光电黑合器的作 用有事感 亮电偏离是以光作煤介在隔离的两端间进行信号使输的,所用的器件是光电属合善。由
3、地线的设计 机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图 7-14 所示是一台 数控机床的接地方法 7-10、在机电一体化系统中怎样利用软件进行抗干扰? 用软件来识别有用信号和干扰信号,并滤除干扰信号的方法,称为软件滤波。识别信号 的原则有两种: (1)时间原则 (2)空间原则 (3)属性原则 7-11、简述在机电一体化系统中提高抗干扰的措施有哪些? 一、逻辑设计力求简单可靠 二、硬件自检测和软件自恢复的设计 三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰 7-12、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器,请问光电耦合器的作 用有哪些? 光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的,所用的器件是光电耦合器。由

于光电偶合器在传输信息时,不是将其输入和输出的电信号进行直接既合,而是借助于免作 介物选行属合。因而具有较强的隔离和抗干扰的能力,如图?-6所示为一般光电锡合器组 成的输入/输出线路。在控制系统中,它既可以用作一般输入/输出的隔离,也可以代替脉神 变压器起线路隔离与味冲放大作用。由于光电偶合墨具有二极管,三极管的电气特性,使它 能方便地组合成各种电路,又由于它靠光属合传输信息,使它具有根强的抗电磁干扰的能力, 从而在机电一体化产品中要得了极其广泛的应用 7-13、控制系统接地通常要注意哪些事项? 机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7一14所示是一台 数控机床的接地方法。从图中可以看出,接地系统形成三个通道:信号接地通道,将所有小 信号、逐辑电路的信号、灵敏度高的信号的接地点都接到信号地通道上:功率接地通道,将 所有大电流、大功率部件、品制管,雅电器、指示灯、强电部分的接地点接到这一地线上: 机械找地通道,将机柜,底座、面板、风扇外壳,电动机底座等机床接地点都接到这一地线 上,此地线又称安全地线通道,将这三个通道再接到总的公共接地点上,公共接地点与大地 接触良好,一粮要求地电阻小干4Q一7Q。并且数控柜与强电和之问有足够粗的保护接地 电缆,如截面积为5,5一142的接地电线。因此,这种地线接法有较强的抗干扰能力,能 够保证数控机床的正常运行 7-14、目前,我国强制进行机电产品的“3汇”认证。“3C”认证的含文是什么?有什么 意义? 根据中国入世承诺和体现国民待酒的原则,国家对强制性产品认证使用统一的标志。新 的国家强制性认证标志名称为”中国强制认证”,英文名称为”China Compulso可 Certification',英文缩写为"Cc"。 作为国际通行做法,它主要对涉及人类健康和安全,动植物生命和健康以及环境保护与 公共安全的产品实施强制性认正,确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序,制定和 发布统一的标志,线定统一的收费标准。 7-15、为什么国家严令禁止个人和集体名自使用大功率无绳电话? 为保障民航飞行安全,避免民航无线电专用频率受到干扰,信息产业部要求。严查书法 生产、销售大功率无绳电话机。保护民航飞行安全是无线电管理的重要工作之一,因此, 信息产业部正与相关部门密切配合,如强无线电发射授备的市场管理,严禁大功率无绳电话 的生产销售。Ⅱ前已收嫩了大量大功率无绳电话机,并清理规范了无线寻呼发射机,广播电
于光电耦合器在传输信息时,不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合,而是借助于光作 介物进行耦合,因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。如图 7-6a 所示为一般光电耦合器组 成的输入/输出线路。在控制系统中,它既可以用作一般输入/输出的隔离,也可以代替脉冲 变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性,使它 能方便地组合成各种电路。又由于它靠光耦合传输信息,使它具有很强的抗电磁干扰的能力, 从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用. 7-13、控制系统接地通常要注意哪些事项? 机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图 7-14 所示是一台 数控机床的接地方法。从图中可以看出,接地系统形成三个通道:信号接地通道,将所有小 信号、逻辑电路的信号、灵敏度高的信号的接地点都接到信号地通道上;功率接地通道,将 所有大电流、大功率部件、晶闸管、继电器、指示灯、强电部分的接地点都接到这一地线上; 机械接地通道,将机柜、底座、面板、风扇外壳、电动机底座等机床接地点都接到这一地线 上,此地线又称安全地线通道。将这三个通道再接到总的公共接地点上,公共接地点与大地 接触良好,一般要求地电阻小于 4 ~7 。并且数控柜与强电柜之间有足够粗的保护接地 电缆,如截面积为 5.5~14mm2 的接地电缆。因此,这种地线接法有较强的抗干扰能力,能 够保证数控机床的正常运行 7-14、目前,我国强制进行机电产品的“3C”认证。“3C”认证的含义是什么?有什么 意义? 根据中国入世承诺和体现国民待遇的原则,国家对强制性产品认证使用统一的标志。新 的国家强制性认证标志名称为"中国强制认证",英文名称为"China Compulsory Certification",英文缩写为"CCC"。 作为国际通行做法,它主要对涉及人类健康和安全、动植物生命和健康以及环境保护与 公共安全的产品实施强制性认证,确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序,制定和 发布统一的标志,规定统一的收费标准。 7-15、为什么国家严令禁止个人和集体私自使用大功率无绳电话? 为保障民航飞行安全,避免民航无线电专用频率受到干扰,信息产业部要求,严查非法 生产、销售大功率无绳电话机。 保护民航飞行安全是无线电管理的重要工作之一,因此, 信息产业部正与相关部门密切配合,加强无线电发射设备的市场管理,严禁大功率无绳电话 的生产销售。目前已收缴了大量大功率无绳电话机,并清理规范了无线寻呼发射机、广播电

视发射机,校园调频广搭的设置与使用, 7-16、请解释收音机(或电台)的顿道(信号)接收工作原理。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号,利用它直接推动耳机《电声器)是 不行的。还必策把它族复成单米的音频信号,这种还眼电路称为解调,把解调的音類信号送 到耳机,就可以收到广播。 7-17、什么是工顿?工频滤波原理是什么? 工顿干扰是各类工控测量系统中最常见的一种干扰信号,对有用信号的检测起着极大的 姊阴作用。就除工顿干扰的原理自适应相干模板法,是根据工頓干扰的特点,从原始信号 中得到工频干扰的楨板,再从原始信号中减去该模板,达到滤豫工频干扰的目的。 假设x(m)为原始信号,S(为其中的有用信号,N(》为工频干扰信号,则 x(n)·s(n)+N(n 定义核板信号为 Mm=1总xm-£.0= 1 M 1总sn-k:0+ 1总Nm-k0 M M 式中,fs是信号的采样频率,「g是工频干扰的频率(0:)。在自适应核版法中。要 求s为【g的整数倍,即〔s=k·50州2(k为正整数) 由于N(m)为周期信号,若S()为零均值信号,当M足够大时,有 ΣN(n-k)=N(n) M 1鸟 S(n-k)=0 M 所以,贝要从原始输入信号中减去模板信号就能达到滤除工频干扰的目的,即 S(n)=X(n)- 1兰x(n-k0 M河 (1) 对(1)式两端取Z变换,可得该系统的传递函数为
视发射机、校园调频广播的设置与使用。 7-16、请解释收音机(或电台)的频道(信号)接收工作原理。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号,利用它直接推动耳机(电声器)是 不行的,还必须把它恢复成原来的音频信号,这种还原电路称为解调,把解调的音频信号送 到耳机,就可以收到广播。 7-17、什么是工频?工频滤波原理是什么? 工频干扰是各类工控测量系统中最常见的一种干扰信号,对有用信号的检测起着极大的 妨碍作用。滤除工频干扰的原理 自适应相干模板法,是根据工频干扰的特点,从原始信号 中得到工频干扰的模板,再从原始信号中减去该模板,达到滤除工频干扰的目的。 假设 X(n)为原始信号,S(n)为其中的有用信号,N(n)为工频干扰信号,则 X(n) = S(n) + N(n) 定义模板信号为 式中,fs 是信号的采样频率,fg 是工频干扰的频率(50 Hz)。在自适应模板法中,要 求 fs 为 fg 的整数倍,即 fs=k·50Hz(k 为正整数)。 由于 N(n)为周期信号,若 S(n)为零均值信号,当 M 足够大时,有 所以,只要从原始输入信号中减去模板信号就能达到滤除工频干扰的目的,即 (1) 对(1)式两端取 Z 变换,可得该系统的传递函数为

1超 H(z)=1-, M间 7-18、计算机控制系统中,如何用软件进行干扰的斯护? “看门有”(ATCHDOG)就是用硬件《或款件)的办法要果使用监控定时器定时检查某 段程序或接口,当超过一定时间系统没有检查这段程序减接口时,可以认定系统运行出错(干 扰爱生),可通过款件进行系统复位或按事先预定方式运行,“看门狗“,是工业控制机鲁遍 采用的一种软件抗干找措施,当侵入的尖锋电磁干找使计算机“飞程序”时,ATC0G能 够帮助系统自动恢复正常运行。 7-19、试分析在变频器的输出璃为什么常常会接磁环? 《1)变频器请使用独文电源,远离高顿大功率的直流电焊机,电厚机自身的接地应良 好。 (2)与变频露转在同一电相中的接触器要选用高品质的接触器,最好选用灭弧效果好 的产品。并与变顿器保持一定距离。 《3)供电电题电压要避免有突变,要2定: (4)变顿器接地端要正确接地。 (5)控制线与动力战要分开走线,不能置于同一线槽中。控制线使用屏蔽线,最好能 穿管走线,金属款管应接地良好: (6)变類器输入,输出端加装磁环,平行并绕3一一4圈,有助于抑制高次谐波。若进 一步加强抗干扰效果,可加装电抗器、滤波器等。 (T)在变频器控制线成核报信号线上加装磁环, (8)心485通讯口与上位机相莲果用光电隔离。 (9)减低载波频率。 (10)在受干扰的仪表授备上加以屏版,屏蔽外壳正确接地,在此类仪表的电源进线璃 加装慧环,在信号找侧加滤波电容。 (11)在控制线瑞加电感等。 7-20、试举保身边机电一体化产品中应用抗干扰情族的例子并分析之· 电钱机的光纤通信电烫。 提高抗干扰的措随最理想的方法是抑制干扰源,使其不向外产生干扰成将其干抚影响限 制在允许的范围之内。由于车间观场干扰源的复染性,要想对所有的干扰源都作到使其不向 外产生干扰,儿平是不呵能的,也是不现实的。另外,米自于电网和外界环境的干扰,机电
7-18、计算机控制系统中,如何用软件进行干扰的防护? “看门狗”(WATCHDOG)就是用硬件(或软件)的办法要求使用监控定时器定时检查某 段程序或接口,当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时,可以认定系统运行出错(干 扰发生),可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。“看门狗”,是工业控制机普遍 采用的一种软件抗干扰措施。当侵入的尖锋电磁干扰使计算机“飞程序”时,WATCHDOG 能 够帮助系统自动恢复正常运行。 7-19、试分析在变频器的输出端为什么常常会接磁环? (1)变频器请使用独立电源,远离高频大功率的直流电焊机,电焊机自身的接地应良 好。 (2)与变频器装在同一电柜中的接触器要选用高品质的接触器,最好选用灭弧效果好 的产品,并与变频器保持一定距离。 (3)供电电源电压要避免有突变,要稳定。 (4)变频器接地端要正确接地。 (5)控制线与动力线要分开走线,不能置于同一线槽中。控制线使用屏蔽线,最好能 穿管走线,金属软管应接地良好。 (6)变频器输入、输出端加装磁环,平行并绕 3——4 圈,有助于抑制高次谐波。若进 一步加强抗干扰效果,可加装电抗器、滤波器等。 (7)在变频器控制线或模拟信号线上加装磁环。 (8)RS485 通讯口与上位机相连采用光电隔离。 (9)减低载波频率。 (10)在受干扰的仪表设备上加以屏蔽,屏蔽外壳正确接地,在此类仪表的电源进线端 加装磁环,在信号线侧加滤波电容。 (11)在控制线端加电感等。 7-20、试举你身边机电一体化产品中应用抗干扰措施的例子并分析之。 电视机的光纤通信电缆。 提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源,使其不向外产生干扰或将其干扰影响限 制在允许的范围之内。由于车间现场干扰源的复杂性,要想对所有的干扰源都作到使其不向 外产生干扰,几乎是不可能的,也是不现实的。另外,来自于电网和外界环境的干扰,机电

一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。因此,在产品开发和应用中,除了对一些重 要的干找源,主要是对被直接控制的对象上的一生干扰源进行抑制外,更多的则是在产晶内 设法即制外来干扰的影响,以保证系统可掌地工作。 抑制干扰的措植银多,主要包括屏蔽,隔离,滤波、接地和状件处理等方法
一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。因此,在产品开发和应用中,除了对一些重 要的干扰源,主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外,更多的则是在产品内 设法抑制外来干扰的影响,以保证系统可靠地工作。 抑制干扰的措施很多,主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法