設備故障診斷系統(tǒng)資訊：電路設計中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析

電路設計是傳感器技術性能以及是否具有優(yōu)越的關鍵影響因素，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。

電路設計中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析

電路設計是影響傳感器性能的一個關鍵因素，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。

半導體電子器件發(fā)展產(chǎn)生的散粒噪聲

由于跨越半導體PN結(jié)的勢壘區(qū)的電壓的改變導致在該區(qū)域中累積的電荷量改變，所以出現(xiàn)電容效應。 當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。 當正向電壓降低時，它使電子和空穴遠離耗盡區(qū)，這相當于電容放電。 當施加反向電壓時，耗盡區(qū)反向改變。 當電流流過勢壘區(qū)時，這種變化可能導致流過勢壘區(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(假設溫度為室溫T=290K)。看似噪聲的電動勢不大，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。