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测试系统中干扰及其形成机理

摘要：阐述了测试系统中的各类干扰，并对其产生的原因作了较详细的分析。针对干扰的特性，指出了它们的危害范围及程度，以便于对其进行抑制，增强抗干扰的效果。
    关键词：测试系统 干扰 干扰源

随着国民经济和社会生产的迅速发展，测试系统已经广泛应用到科学研究和生产实践的各个领域。由于存在干扰，它对测试系统的稳定度和精确度受到了直接的影响，严重时可使测试系统不能正常工作。因此，从系统的设计、制造、使用方式以及工作环境等各个方面都不得不优先考虑抗干扰问题。所以对干扰的研究是测试技术的重要课题。

干扰形成的全过程是由干扰源发出的干扰信号，经过耦合通道达到受感器上，构成整个系统的干扰。干扰的三个环节，称之为干扰系统的三要素，如图1所示。要有效地抑制干扰，首先要找到干扰的发源地，防患于发源处是抑制干扰的积极措施。当产生了难以避免的干扰，削弱通道对干扰的耦合以及提高受感器的抗干扰能力就成为非常重要的方法。

为了讨论方便，将干扰源分为来自测试系统外部和同部的两个方面，现分别给予讨论。

1 来自测试系统外部的干扰

1.1 自然干扰

自然干扰包括雷达、大气层的电场变化、电离层变化以及太阳黑子的电磁辐射等。雷电能在传输线上产生辐值很高的高频涌浪电压，对系统形成的干扰。太阳黑子的电磁辐射能量很强，可造成无线通信中断。来自宇宙的自然干扰，只有高频才能穿过地球外层的电离层，频率在几十MHz到200MHz之间，电压一般在μV量级，对低频系统影响甚微。

1.2 放电干扰

1.2.1 电晕放电

最常见的电晕放电来自高压输出线。高压输电线因绝缘失效会产生间隙脉冲电流，形成电晕放电。在输电线垂直方向上的电晕干扰，其电平随频率升高而衰减。当频率低于1MHz时，衰减微弱；当频率高于1MHz时，急剧衰减。因此电晕放电干扰对高频系统影响不大，而对低频系统影响较为严重，应引起注意。

1.2.2 辉光放电

辉光放电即气体放电。当两个接点之间的气体被电离时，由于离子磁撞而产生辉光放电，肉眼可见到蓝色的辉光。辉光放电所需电压与接点之间的距离、气体类型和气压有关。荧光灯、霓红灯、闸流管以及工业生产中使用的大型辉光离子氧化炉等，均是利用这一原理制造的辉光放电设备。这类设备对测试系统都是干扰源，频率一般为超高频。如荧光灯干扰，电压为几十到几千微伏（μV），甚至可达几十毫伏（mV）。

1.2.3 弧光放电

弧光放电即金属雾放电。最具典型的弧光放电是金属电焊。弧光放电产生高频振荡，以电波形式形成干扰。这种干扰对测试系统危害较大，甚至对具有专门防干扰的设备，在半径为50米的范围内，当频率为0.15～0.5MHz时，干扰电压最低仍可达1000μV；当频率为2.5～150MHz时，也可达200μV。

1.2.4 火花放电

电气设备触点处的继续电流将引起火花放电。这种放电出现在触点通断的瞬间，如电动机、电刷同邻近的整流片反复接通和断开，形成很宽频率范围的火花放电干扰。这种干扰波虽被电机金属外壳屏蔽，但还会有部分通过窄小的空隙处和引出线辐射出来。尽管如此，这种干扰仍具有较大的能量。小型电钻的干扰电平约为20～80dB（200MHz以下），可使邻近电视图像不停跳动。

内燃机点火系统是一个很强的干扰源。这种点火系统产生强烈的冲击电流，从而激励附属电路振荡，并由点火导线辐射出去。这种干扰的频率分量很高，在20～1000MHz范围内，干扰半径可达50～100m的范围。

须指出，各种电气开关通、断时并不都会产生放电现象，但由于通、断时产生强烈的脉冲电流有非常丰富的频率分量，这种干扰能通过开关连线辐射出去。

    1.3 工频干扰

供电设备和输出线都产生工频干扰，这种干扰随处可见。低频信号只要有一段与供电线平行，50Hz交流电就会耦合到信号线上成为干扰。

直流电源输出端也可能出现不同程度的交流干扰，它发生在系统内部，待讨论系统内部干扰时再述。

1.4 射频干扰

通信设备、无线电广播、电视、