傳感器信號噪聲大的原因分析，如何減少傳感器信號噪聲的方法

文章出處：新聞動態(tài) 責任編輯：百世精工科技發(fā)表時間：2023-07-10 09:57:28

六軸力扭矩傳感器極其靈敏，能夠感應力或扭矩的最小變化。然而，在大多數(shù)機器人系統(tǒng)中，噪聲是不可避免的，并且傳感器的讀數(shù)會因噪聲干擾而損壞。噪聲破壞對于應用程序來說是不可接受的；尤其是那些對安全至關(guān)重要的手術(shù)，例如機器人輔助手術(shù)。

當與機器人控制器一起在閉環(huán)中運行時，損壞的信號是有害的。當試圖補償這些高頻信號時，快速控制器通常會做出非常積極的反應，整個機器人系統(tǒng)可能會變得不穩(wěn)定，可能導致材料損壞。

在這里，我們將仔細研究噪聲產(chǎn)生的原因、噪聲源，以及如何減少破壞力-扭矩傳感器讀數(shù)和機器人系統(tǒng)的噪聲。

傳感器無噪聲信號

一、傳感器信號噪聲大的原因分析

電磁干擾 (EMI) 通常是信號中產(chǎn)生噪聲的原因。 EMI 造成的損壞很常見，并且可能有多種來源。附近的電動機、電源或高頻通信可能是電噪聲源，可能會導致傳感器信號失真。

某些應用程序不能冒讀數(shù)或系統(tǒng)受到噪聲影響的風險。為了緩解這個問題，我們提出以下解決方案來減少噪音干擾。

傳感器帶有噪聲的信號

傳感器信號噪聲源：

- 手機

- 燈

- 電機

- 風扇

- 電腦

- 繼電器

- 大型機械

- 發(fā)電機。

傳感器信號噪聲源

二、如何減少傳感器信號噪聲的方法

減少噪音的第一步是識別噪音源并將其與解決方案（通常是硬件或軟件修改）配對。硬件修改被認為是一種預防措施，通常是傳感器設計和系統(tǒng)設置（布線）的一部分，而軟件修改是響應性的并使用數(shù)字信號過濾技術(shù)。

（1）布線

選擇專為測量信號應用而設計的儀表電纜將有助于防止噪聲。這些電纜將通過箔屏蔽、編織屏蔽或兩者的組合進行 EMI 屏蔽。為系統(tǒng)選擇電纜將取決于操作環(huán)境、預算、靈活性要求和電纜強度。

除了 EMI 屏蔽電纜外，擁有適當?shù)碾娎|長度也可以減少系統(tǒng)中的干擾。就像天線一樣，天線越長，信號就越強，因此消除系統(tǒng)中額外的電纜長度將降低 EMI 的整體水平。

最后，傳感器電纜在系統(tǒng)設計中的放置非常重要，高 EMI 發(fā)射的電纜和對噪聲敏感的電纜不應相鄰放置。例如，電力驅(qū)動電源線（高 EMI 發(fā)射）應盡可能遠離非屏蔽 USB 電纜（EMI 敏感）。

（2）接地

在需要特殊電氣系統(tǒng)設計并能有效衰減噪聲的應用中，正確的接地是一個重要因素。

（3）模擬濾波器

抗混疊和低通模擬電子濾波器可消除信號中所有會因噪聲而破壞測量結(jié)果的高頻分量。這些濾波器必須放置在靠近模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的位置，以最大限度地發(fā)揮其效果。

（4）過采樣和過濾器

通過硬件（布線、接地和模擬濾波器）完全屏蔽和衰減噪聲幾乎是不可能的。因此，基于軟件的信號處理應用程序用于模擬接近傳感器分辨率的清晰信號。

三、Bota Systems 如何減少傳感器信號噪聲的方法

Bota Systems力-扭矩傳感器可屏蔽噪聲源，并遵循工業(yè)環(huán)境的抗擾度標準 (IEC 61000-6-2:2016)、住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境的排放標準 (IEC 61000-6-3: 2006 + A1:2010)，我們的傳感器也不受突發(fā)和靜電放電的影響。

傳感器的外殼充當嵌入式電子設備的法拉第籠，電壓信號設計為差分和比率度量。這樣，共模信號就會以高共模抑制比 (CMMR) 被抑制。然后，信號通過位于 ADC 輸入之前的模擬抗混疊和低通濾波器，用于抑制信號中增加噪聲的剩余高頻分量。

除了通過傳感器硬件降低噪聲外，我們還提供可通過軟件界面訪問的易于調(diào)節(jié)的數(shù)字濾波。

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