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NVH測(cè)試中可能出現(xiàn)的干擾問(wèn)題

2020-07-31 22:21:14·  來(lái)源：海德聲科 HEAD acoustics  
　
進(jìn)行NVH測(cè)試時(shí)候，成熟的設(shè)備設(shè)置和使用有助于更便捷地完成測(cè)量。但是，為了保障測(cè)試人員和設(shè)備的安全，確保測(cè)試信號(hào)準(zhǔn)確有效，不受干擾，在進(jìn)行測(cè)量設(shè)置時(shí)需要
進(jìn)行NVH測(cè)試時(shí)候，成熟的設(shè)備設(shè)置和使用有助于更便捷地完成測(cè)量。但是，為了保障測(cè)試人員和設(shè)備的安全，確保測(cè)試信號(hào)準(zhǔn)確有效，不受干擾，在進(jìn)行測(cè)量設(shè)置時(shí)需要注意一些問(wèn)題。尤其在測(cè)量數(shù)采前端和測(cè)量對(duì)象之間的有電氣連接情況下，更是需要額外留心。
 
1.接地環(huán)路
一般我們所說(shuō)的接地其實(shí)分成了三大類:
  • 信號(hào)地：指的是測(cè)試信號(hào)的地線，通常通過(guò)信號(hào)線接在數(shù)采設(shè)備上；
  • 設(shè)備接地：指的是數(shù)采設(shè)備的接地，一般而言會(huì)與電源地球接地連接；
  • 電源地球接地：三相插座中的地線，透過(guò)地棒與大地接地。
接地環(huán)路問(wèn)題如圖1所示：圖中左側(cè)顯示的是數(shù)采前端，右側(cè)是產(chǎn)生NVH信號(hào)的被測(cè)對(duì)象。這些信號(hào)被輸入到前端的兩個(gè)模擬測(cè)量通道中。這兩個(gè)信號(hào)的信號(hào)地線在前端通過(guò)保護(hù)電路短接。如果該環(huán)路暴露在交變電場(chǎng)中（如50或60Hz的工頻干擾），就會(huì)產(chǎn)生干擾電壓，影響信噪比，進(jìn)而影響測(cè)試數(shù)據(jù)質(zhì)量。在大多數(shù)情況下，接地環(huán)路問(wèn)題可以通過(guò)改變數(shù)采設(shè)備的位置或減少接地環(huán)路的長(zhǎng)度，即傳感器信號(hào)線的長(zhǎng)度來(lái)改善。
 
圖1
2.不同接地方式之間的差異
圖2顯示了計(jì)算機(jī)的接地和信號(hào)地之間存在電位差的情況。中間的數(shù)采前端通過(guò)USB與電腦（圖中左側(cè)）連接。USB插座外殼和電腦外殼相連共地，即通過(guò)電源插頭接地。如果測(cè)試對(duì)象和電腦有電位差，即前端的模擬通道輸入信號(hào)，其接地與計(jì)算機(jī)相比，電位差為20V（圖中右側(cè)）。
一般我們認(rèn)為接地線就是零電位，就像所有水流往低處流，多余的電位差會(huì)都會(huì)直接流到大地上。但是，如果接地環(huán)境不好，接電線的電阻比較大，那就會(huì)造成各點(diǎn)接地上產(chǎn)生了電位差。只要存在電位差，有電阻就會(huì)產(chǎn)生電流，這個(gè)電位差就會(huì)造成部份的電流被分壓到信號(hào)線上。
本例中實(shí)際信號(hào)的交流電壓為50 mV，在數(shù)采前端允許的電壓范圍內(nèi)。但由于信號(hào)地和計(jì)算機(jī)地在前端通過(guò)保護(hù)地短路，因此，兩地之間的交流電壓差為20 V，超過(guò)了數(shù)采前端的可測(cè)試范圍，會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。
 
圖2
為了避免這個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)檢查除信號(hào)地以外的其他地電位是否連接到前端，見(jiàn)圖3。
筆記本由電池供電，不接地。這樣一來(lái)，電位差就不存在了，可以在不危及設(shè)備的情況下進(jìn)行測(cè)量。不過(guò)這只適用于沒(méi)有其他電位差的地線連接（如通過(guò)前端的其他模擬或數(shù)字通道）的情況下。
 
圖3
3.信號(hào)地線之間的差異
如果連接的測(cè)量通道的信號(hào)地線之間存在較高的電位差，就會(huì)使數(shù)采前端和被測(cè)對(duì)象處于危險(xiǎn)之中。如圖4所示，數(shù)采前端（圖中左側(cè)）測(cè)試兩路通道信號(hào)，分別為150mV和100mV。兩路模擬通道信號(hào)的地電位通過(guò)保護(hù)地短接，如果兩路信號(hào)的地電位有20V的差值，那數(shù)采前端和被測(cè)對(duì)象都可能會(huì)有危險(xiǎn)。
 
圖4

4.交流信號(hào)和直流電壓疊加導(dǎo)致的電壓峰值
交變電壓信號(hào)和恒定直接電壓的疊加，造成電壓峰值，可能會(huì)損壞數(shù)采前端。如圖5所示，所使用的數(shù)采前端輸入電壓量程10 V，原則上，記錄幅值為8 V（±4V）的交流電壓信號(hào)沒(méi)有問(wèn)題。如果信號(hào)有16 V的直流偏置，數(shù)采前端不記錄直流分量，不會(huì)對(duì)數(shù)采前端造成損害。
 
但是，如果將這兩個(gè)信號(hào)疊加在一起，可以達(dá)到20 V的峰值，這會(huì)超過(guò)設(shè)備的最大允許輸入電壓，導(dǎo)致內(nèi)部變阻器（電壓依賴性電阻）導(dǎo)電。最初，這只會(huì)導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)中出現(xiàn)干擾（噼里啪啦的噪音）。如果長(zhǎng)時(shí)間處于這樣的測(cè)試條件，變阻器將被破壞，造成設(shè)備損壞。
 
圖5
 
5.電磁干擾
測(cè)試環(huán)境中充滿了各種電磁波，比如電源、動(dòng)力線、大型用電設(shè)備、最普通的啟輝器發(fā)出的電磁波等。信號(hào)線如果屏蔽性能不好，可能會(huì)拾取這些電磁波。最好的保護(hù)措施就是選擇屏蔽線，使其無(wú)法接收到電磁波。另外，信號(hào)線與電源保持一定距離，如果要交越最好是 90 度垂直。盡可能選用數(shù)字或光纖作為主要長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸媒介，減少模擬信號(hào)的傳輸。

6.靜電防護(hù)
人身上由于穿著、氣候、摩擦等原因，常常導(dǎo)致身體積累靜電，而突然碰處金屬時(shí)，就會(huì)遭受電擊的疼痛感，尤其是在空氣干燥，濕度較小的環(huán)境下。有些靜電放電會(huì)有電擊感，甚至能看到火花。放電過(guò)程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高電壓和大電流很容易對(duì)電子設(shè)備造成損壞。從設(shè)計(jì)的角度看，數(shù)據(jù)前端對(duì)于靜電沖擊都有一定的防護(hù)性能，但是防止任何放電對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重的性能（如頻率范圍）衰退是不現(xiàn)實(shí)的。所以在使用設(shè)備時(shí)需要注意，比如避免化纖類衣物、接觸設(shè)備之前先觸摸暖氣管放電等。
 
通常情況下，如果測(cè)試環(huán)境較好，使用麥克風(fēng)或者有屏蔽底座的加速度計(jì)，以上描述的問(wèn)題很少發(fā)生。然而，在進(jìn)行測(cè)量之前，做一些預(yù)防步驟（比如用萬(wàn)用表測(cè)量系統(tǒng)有沒(méi)有電位差），可以保護(hù)測(cè)量設(shè)備和被測(cè)物體。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的干擾情況非常復(fù)雜，很難預(yù)先完全避免，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，采用不同的手段處理。
 
 
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