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NVH测试中可能出现的干扰问题

2020-07-31 22:21:14·  来源：海德声科 HEAD acoustics  
　
进行NVH测试时候，成熟的设备设置和使用有助于更便捷地完成测量。但是，为了保障测试人员和设备的安全，确保测试信号准确有效，不受干扰，在进行测量设置时需要
进行NVH测试时候，成熟的设备设置和使用有助于更便捷地完成测量。但是，为了保障测试人员和设备的安全，确保测试信号准确有效，不受干扰，在进行测量设置时需要注意一些问题。尤其在测量数采前端和测量对象之间的有电气连接情况下，更是需要额外留心。
 
1.接地环路
一般我们所说的接地其实分成了三大类:
  • 信号地：指的是测试信号的地线，通常通过信号线接在数采设备上；
  • 设备接地：指的是数采设备的接地，一般而言会与电源地球接地连接；
  • 电源地球接地：三相插座中的地线，透过地棒与大地接地。
接地环路问题如图1所示：图中左侧显示的是数采前端，右侧是产生NVH信号的被测对象。这些信号被输入到前端的两个模拟测量通道中。这两个信号的信号地线在前端通过保护电路短接。如果该环路暴露在交变电场中（如50或60Hz的工频干扰），就会产生干扰电压，影响信噪比，进而影响测试数据质量。在大多数情况下，接地环路问题可以通过改变数采设备的位置或减少接地环路的长度，即传感器信号线的长度来改善。
 
图1
2.不同接地方式之间的差异
图2显示了计算机的接地和信号地之间存在电位差的情况。中间的数采前端通过USB与电脑（图中左侧）连接。USB插座外壳和电脑外壳相连共地，即通过电源插头接地。如果测试对象和电脑有电位差，即前端的模拟通道输入信号，其接地与计算机相比，电位差为20V（图中右侧）。
一般我们认为接地线就是零电位，就像所有水流往低处流，多余的电位差会都会直接流到大地上。但是，如果接地环境不好，接电线的电阻比较大，那就会造成各点接地上产生了电位差。只要存在电位差，有电阻就会产生电流，这个电位差就会造成部份的电流被分压到信号线上。
本例中实际信号的交流电压为50 mV，在数采前端允许的电压范围内。但由于信号地和计算机地在前端通过保护地短路，因此，两地之间的交流电压差为20 V，超过了数采前端的可测试范围，会对设备造成损害。
 
图2
为了避免这个问题，请检查除信号地以外的其他地电位是否连接到前端，见图3。
笔记本由电池供电，不接地。这样一来，电位差就不存在了，可以在不危及设备的情况下进行测量。不过这只适用于没有其他电位差的地线连接（如通过前端的其他模拟或数字通道）的情况下。
 
图3
3.信号地线之间的差异
如果连接的测量通道的信号地线之间存在较高的电位差，就会使数采前端和被测对象处于危险之中。如图4所示，数采前端（图中左侧）测试两路通道信号，分别为150mV和100mV。两路模拟通道信号的地电位通过保护地短接，如果两路信号的地电位有20V的差值，那数采前端和被测对象都可能会有危险。
 
图4

4.交流信号和直流电压叠加导致的电压峰值
交变电压信号和恒定直接电压的叠加，造成电压峰值，可能会损坏数采前端。如图5所示，所使用的数采前端输入电压量程10 V，原则上，记录幅值为8 V（±4V）的交流电压信号没有问题。如果信号有16 V的直流偏置，数采前端不记录直流分量，不会对数采前端造成损害。
 
但是，如果将这两个信号叠加在一起，可以达到20 V的峰值，这会超过设备的最大允许输入电压，导致内部变阻器（电压依赖性电阻）导电。最初，这只会导致测试信号中出现干扰（噼里啪啦的噪音）。如果长时间处于这样的测试条件，变阻器将被破坏，造成设备损坏。
 
图5
 
5.电磁干扰
测试环境中充满了各种电磁波，比如电源、动力线、大型用电设备、最普通的启辉器发出的电磁波等。信号线如果屏蔽性能不好，可能会拾取这些电磁波。最好的保护措施就是选择屏蔽线，使其无法接收到电磁波。另外，信号线与电源保持一定距离，如果要交越最好是 90 度垂直。尽可能选用数字或光纤作为主要长距离信号传输媒介，减少模拟信号的传输。

6.静电防护
人身上由于穿着、气候、摩擦等原因，常常导致身体积累静电，而突然碰处金属时，就会遭受电击的疼痛感，尤其是在空气干燥，湿度较小的环境下。有些静电放电会有电击感，甚至能看到火花。放电过程中产生的瞬时高电压和大电流很容易对电子设备造成损坏。从设计的角度看，数据前端对于静电冲击都有一定的防护性能，但是防止任何放电对其产生严重的性能（如频率范围）衰退是不现实的。所以在使用设备时需要注意，比如避免化纤类衣物、接触设备之前先触摸暖气管放电等。
 
通常情况下，如果测试环境较好，使用麦克风或者有屏蔽底座的加速度计，以上描述的问题很少发生。然而，在进行测量之前，做一些预防步骤（比如用万用表测量系统有没有电位差），可以保护测量设备和被测物体。测试现场的干扰情况非常复杂，很难预先完全避免，必须结合现场情况，采用不同的手段处理。
 
 
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