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中国民航大学《航空检测技术》课程设计设计题目：超声波测距之屏蔽与接地设计专业班级：081142C班学生姓名：周尹、庞华林、韩阳、赵汉生、余超、陈曦、朱双吉、封辉学号：081142336、081142318、081142307、081142333、081142329、081142303、081142337、081142305指导教师：温丽梅、马敏设计时间：2011-2012学年第9周（10.24-10.28）教师评语：成绩评阅教师日期航空自动化学院电气系课程设计概述：用良好的导体壳抵消磁场和涡流效应，实现电磁屏蔽。【课程设计目的及要求】【课程设计目的】掌握噪声屏蔽原理，能利用原理设计屏蔽方案，实现有效抑制超声波测距实验中传感器接收与发射播中得高频成分，从而是测距仪更精确更有效地测量距离【课程设计要求】1）要求掌握屏蔽与接地原理及相应的辅助电路设计方法2）编写设计说明书：要求设计说明书格式规范，层次合理，重点突出，并附上详细的原理图。【课程设计原理】将需屏蔽的设备置于接地的良导壳体内，利用静电屏蔽原理和良导体的磁场抵消和涡流效应，则能有效地实现电磁屏蔽课程设计内容：一.噪声屏蔽原理由于在空间存在电磁场和电路本身的电磁场噪声的干扰，导致传感器接收到的波形不理想，存在很多高频噪声，使得传感器的有效测量距离变短，所以需考虑噪声处理措施。一般而言，噪声主要包括电场噪声、磁场噪声和电磁场噪声，其中电场噪声主要利用良导体接地形成零封闭的电势壳来阻断外部噪声对内干扰或者内部噪声对外界的干扰；对于低频磁场噪声主要利用高导磁率的材料对干扰磁场的分流作用来抑制，对于高频噪声主要利用的是涡流效应来起到抑制噪声的目的；对于电磁场噪声则主要结合实际情况，分清楚哪个是主要噪声，然后再重点抑制。对于电场屏蔽，把有空腔的导体引入电场，由于导体的内表面无净电荷，空腔空间中也无电场，所以该导体起了隔绝外电场的作用。实际的空腔屏蔽导体不可能是完全封闭的理想屏蔽体，如果屏蔽体不接地，就会引起外部电力线入侵，造成直接或间接静电耦合。为了防止这种现象，此时空腔屏蔽导体仍需接地。反之，如果把导体接地，即使空腔内有带电体产生电场，在腔体外面也无电场。从上面的分析可以看出，交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接受器的传输路径。这就是静电屏蔽的理论根据，即静电屏蔽原理。对于磁场屏蔽，以导体作屏蔽体，利用导电材料产生反向抵消磁场实现磁场屏蔽在外部高频磁场作用下屏蔽体表面产生感应涡流，而涡流产生的反向磁场抵消穿越该屏蔽体的外部磁场，从而实现磁场屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽。频率较低时,高电压小电流骚扰源以电场骚扰为主，磁场骚扰忽略不计，只考虑电场屏蔽低电压高电流骚扰源以磁场骚扰为主，电场骚扰忽略不计，只考虑磁场屏蔽。频率较高时,高频时即便在设备内部也可能出现远场骚扰，需要进行电磁屏蔽。采用导电材料制作的且接地良好的屏蔽体，就能同时起到电场屏蔽和磁场屏蔽的作用。二、实验操作步骤1.对纸盒外部进行铜膜的粘贴，粘贴时尽量产生较少的接口。2.将贴好铜膜的纸盒接口处用焊锡进行焊接，使整个成为一个封闭的电势壳，焊接好后用万用表测设是不是成为一个良好的导体。3.对纸盒打洞，安装好用铜膜包好的传感器，对传感器和纸盒接触的地方用铜膜贴好，然后用焊锡进行焊接，然后用万用表测设是否成为一个良好导体。4.然后进行连线。为了产生更好的屏蔽效果使用同轴电缆，将同轴电缆的一端与TI模块的输出端相连，另一端与数据采集卡相连。同轴电缆的屏蔽线一端与屏蔽盒相连，另一端与地相连。5.进行测试。三、实验结果在本课设中，我们采用了铜膜制作的屏蔽盒，将TI模块至于屏蔽盒内，屏蔽盒接地，接点处用焊锡连接，防止铜膜不是整体，无法形成涡流，从而使得高频磁场无法得到有效抑制。经实验我们发现噪声在本实验中影响很大，通过噪声处理后效果较好，实验数据及图如下所示：屏蔽前的波形图屏蔽后的波形图【小结】通过这次超声波测距的屏蔽与接地设计，我们初步掌握了噪声屏蔽原理，了解到了屏蔽电磁干扰的重要性。并学会了利用原理来设计屏蔽方案实现有效抑制超声波测距实验中传感器接收与发射播中的高频成分，从而达到减小信号干扰、提高测距精度的目的。指导教师评语及成绩：评语：指导教师签名：批阅日期:2011年月日