传感器的噪声 传感器的噪声，你听到过吗？｜微课堂
传感器的噪声，你听到过吗？｜微课堂
收音机这类音响设备在播放声音时，会伴随一些噪音，导致产生噪音的是设备内部的随机电子信号。之后人们逐步扩大噪声的概念，将目标信号以外的所有没有用的信号，即不期望在系统中存在的信号，随机电子信号和外部干扰信号，统称为噪声。
•抑制非本征噪声
a.通过电磁屏蔽、数模地分离、地线隔离等方法降噪；b.通过差分和滤波技术，分别从时域和频域降噪。•优化本征噪声
针对不同类型磁场传感器中各项噪声的起源，通过建模计算等方式分类，分别优化噪声，从材料和元器件层面优化总体噪声水平。引用论文：
[1] L. Ding, S. Saez, C. Dolabdjian, L. G. C. Melo, A. Yelon and D. Menard, "Equivalent Magnetic Noise Limit of Low-Cost GMI Magnetometer," in IEEE Sensors Journal, vol. 9 , p. 159, 2009. doi:10.1109/JSEN.2008.2011067.
[2] B. Dufay,S. Saez, C. P. Dolabdjian,A. Yelon and D. Menard, "Characterization of an Optimized Off-Diagonal GMI-Based Magnetometer,"in IEEE Sensors Journal,vol.13,p.379,2013.doi:10.1109/JSEN.2012.2216521.[3] X. Zhuang,C. Cordier, S. Saez,M. Lam Chok Sing, C. Dolabdjian, J. Gao, J. F. Li,and D. Viehland，"Theoretical analysis of the intrinsic magnetic noise spectral density of magnetostrictive-piezoelectric laminated composites"in Journal of Applied Physics,vol.109,p.124521,2011.doi:10.1063/1.3594714.[4] Yaojin Wang,Jiefang Li,D. Viehland,"Magnetoelectrics for magnetic sensor applications: status, challenges and perspectives" in Materials Today,vol.17,p.269, 2014. doi:org/10.1016/j.mattod.2014.05.004.语引导语引导语导语引导语引导语以上内容由 电磁辐射与探测技术院重点实验室庄鑫 提供。电路设计中传感器电路内部的七大噪声分析
电路设计是传感器性能是否优越的关键因素，由于传感器输出端都是很微小的信号，如果因为噪声导致有用的信号被淹没，那就得不偿失了，所以加强传感器电路的抗干扰设计尤为重要。在这之前，我们必须了解传感器电路噪声的来源，以便找出更好的方法来降低噪声。总的来说，传感器电路噪声主要有一下七种：
低频噪声
低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻，其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不连续的，在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化，产生类似接触不良的闪爆电弧。另外，晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近，也与晶体管的掺杂程度有关。
半导体器件产生的散粒噪声
由于半导体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变，从而显现出电容效应。当外加正向电压升高时，N区的电子和P区的空穴向耗尽区运动，相当于对电容充电。当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区，相当于电容放电。当外加反向电压时，耗尽区的变化相反。当电流流经势垒区时，这种变化会引起流过势垒区的电流产生微小波动，从而产生电流噪声。其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。
高频热噪声
高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的平均总电流为零，但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后，其内部的电流就会被放大成为噪声源，特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。
通常在工频内，电路的热噪声与通频带成正比，通频带越宽，电路热噪声的影响就越大。以一个1kΩ的电阻为例，如果电路的通频带为1MHz，则呈现在电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(设温度为室温T=290K)。看起来噪声的电动势并不大，但假设将其接入一个增益为106倍的放大电路时，其输出噪声可达4V，这时对电路的干扰就很大了。
电路板上的电磁元件的干扰
许多电路板上都有继电器、线圈等电磁元件，在电流通过时其线圈的电感和外壳的分布电容向周围辐射能量，其能量会对周围的电路产生干扰。像继电器等元件其反复工作，通断电时会产生瞬间的反向高压，形成瞬时浪涌电流，这种瞬间的高压对电路将产生极大的冲击，从而严重干扰电路的正常工作。
晶体管的噪声
晶体管的噪声主要有热噪声、散粒噪声、闪烁噪声。
热噪声是由于载流子不规则的热运动通过BJT内3个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生。其中rbb所产生的噪声是主要的。
通常所说的BJT中的电流，只是一个平均值。实际上通过发射结注入到基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而发射极电流或集电极电流都有无规则的波动，会产生散粒噪声。
由于半导体材料及制造工艺水平使得晶体管表面清洁处理不好而引起的噪声称为闪烁噪声。它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏，其电流噪声谱密度与频率近似成反比，又称1/f噪声。它主要在低频(kHz以下)范围起主要作用。
电阻器的噪声
电阻的干扰来自于电阻中的电感、电容效应和电阻本身的热噪声。例如一个阻值为R的实芯电阻，可等效为电阻R、寄生电容C、寄生电感L的串并联。一般来说，寄生电容为0.1～0.5pF，寄生电感为5～8nH。在频率高于1MHz时，这些寄生电感电容就不可忽视了。
各类电阻都会产生热噪声，一个阻值为R的电阻(或BJT的体电阻、FET的沟道电阻)未接入电路时，在频带宽度B内所产生的热噪声电压为：
式中：k为玻尔兹曼常数；T是绝对温度(单位：K)。热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数，因此，它的频率范围是很宽广的。所以宽频带放大电路受噪声的影响比窄频带大。
另外，电阻还会产生接触噪声，其接触噪声电压为：
式中：I为流过电阻的电流均方值；f为中心频率；k是与材料的几何形状有关的常数。由于Vc在低频段起重要的作用，所以它是低频传感器电路的主要噪声源。
集成电路的噪声
集成电路的噪声干扰一般有两种：一种是辐射式，一种是传导式。这些噪声尖刺对于接在同一交流电网上的其他电子设备会产生较大影响。噪声频谱扩展至100MHz以上。在实验室中，可以用高频示波器(100MHz以上)观察一般单片机系统板上某个集成电路电源与地引脚之间的波形，会看到噪声尖刺峰-峰值可达数百毫伏甚至伏级。
相关问答
氧 传感器 异响?判断氧传感器好坏的方法如下:故障灯亮灯,发动机会抖动,排气有异响,有呛鼻的气味,油耗会增加,上坡有时无力。以下是汽车氧传感器的相关介绍:1、定义:汽车...
长安cx70报轮速 传感器 有 噪声 ?轮速传感器有噪声的原因:1、轮速传感器故障:因为轮速传感器安装在车轮上,容易受道路条件的影响,一旦被弹石击中或泥沙污染覆盖,就可能会影响到数据的传递,...
曲轴位置 传感器 噪音故障，什么意思?曲轴位置传感器坏,车就不能启动,凸轮轴位置传感器坏了发动机就不能准确控制空燃比和点火时间。无论哪个坏了都要尽快更换曲轴位置传感器坏,车就不能启动,凸轮...
前氧 传感器 坏了发动机声音会变大?一旦氧传感器出现损坏,那么电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的准确信息了,从而不能对空燃比进行反馈控制。这样一来,就会导致发动机的油耗有所...
汽车温度 传感器 蜂鸣声?如果通电的情况下,在发动机舱出现哪个声音,应该是电子节气门通电之后发出来的,这个应该是正常就是方向盘下面的温度传感器的声音!如果只是短暂的声音,那应该...
esp 传感器 发出响声?esp的传感器发出响声的原因和解决方法:ESP介入会发生响声,在初次启动后达到一定速度时油门感觉会有哒的声音,没介入仪表盘上会报故障。ESP的工作原理是:根据...
倒车时感应器会响是什么原因?汽车倒车雷达一直报警,需要检查是否有障碍物,如无障碍物还一直响,则有可能倒车雷达传感器脏污,将倒车雷达传感器擦拭干净即可。另外还有可能是倒车雷达报警器...
氧 传感器 漏气会发出声音吗?会的氧传感器漏气会发出嗡嗡嗡响,氧传感器坏了,故障灯亮,发动机会颤抖震动,排气会突然有响声,还会有呛人的气味,油耗会增加,有时上坡还会很弱。会的氧传感...
酒店感应器一直响怎么办?1.锁的电池应该换了,低压报警声音提示。2.门锁的线路板出了质量问题,某个电子元件出现了老化或短路,先用干毛刷清洁一下线路板再试,如不行请更换线路板即可...
传感器 分为哪几种?传感器可以分为多种类型,常见的包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器、声音传感器、气体传感器等。温度传感器用于测量环境或物...