在工程師實(shí)際使用示波器的時(shí)候，很多人會(huì )為一個(gè)問(wèn)題所困擾——示波器接上探頭還沒(méi)有開(kāi)始測信號，屏幕中就顯示了波形：
一個(gè)像正弦波，但是又有很多噪聲的波形。
這是怎么回事呢？
為了探究原因，當這樣的波形出現時(shí)，我們對它進(jìn)行測量。打開(kāi)示波器的測量功能，可以看到信號的頻率約為50Hz。
這個(gè)時(shí)候，如果把探頭靠近示波器或其他用電器再去觀(guān)察，可以明顯地觀(guān)察到信號變得更加清晰，噪聲也減小了。
如果我們再用手與探頭的信號端接觸，會(huì )發(fā)現示波器此時(shí)出現了一個(gè)更大的信號，調整垂直檔位后會(huì )發(fā)現，此時(shí)的信號頻率同為50Hz，但是信號的幅度變大，噪聲變小了，波形也清晰起來(lái)。
01 工頻干擾
上述帶噪聲的信號是如何產(chǎn)生的？有人認為是示波器的問(wèn)題，也有人認為是探頭出了問(wèn)題。
其實(shí)，這是50Hz的工頻干擾，是電力系統中普遍存在的一種現象。
我們的電網(wǎng)供電是220V/50Hz，而室內通常存在很多電纜或用電器，就會(huì )產(chǎn)生一些50Hz的電場(chǎng)。
示波器導致工頻干擾的原因一般有兩種：
? 經(jīng)輸電電纜傳導進(jìn)入示波器
? 通過(guò)空間輻射由探頭引入示波器
由此可見(jiàn)，以上所說(shuō)的干擾就是通過(guò)空間輻射產(chǎn)生。
示波器的探頭由阻容結構組成。
探頭暴露在空氣中時(shí)相當于一個(gè)天線(xiàn)，所以將探頭靠近一些容易產(chǎn)生輻射源的設備（如示波器或者其他用電器）時(shí)，就會(huì )有明顯的干擾信號引入。此外，人體也是導體，是一種電阻很大的導體，就像是一個(gè)能夠接收周?chē)姶泡椛涞拇筇炀€(xiàn)，所以才會(huì )有工頻干擾引入示波器。
這種現象會(huì )對我們的測試產(chǎn)生很大的影響，所以我們在測試中應該盡量減少或者避免工頻干擾。
02 如何避免工頻干擾
在我們示波器測量的時(shí)候，首先要保證示波器要有良好的接地。
接地不單單可以保證我們的電氣安全，減少觸電風(fēng)險，也能夠使示波器和被測信號共地，屏蔽部分噪聲信號。
以上述比較有代表性的人體天線(xiàn)為例，我們同樣以手來(lái)接觸探頭的信號端，之后再把另一只手觸到探頭的地線(xiàn)上，這個(gè)時(shí)候可以看到信號的幅度明顯減小。
另外，我們在測試信號的時(shí)候，探頭的探針和地線(xiàn)本身也會(huì )組成一個(gè)環(huán)路，這又相當于一個(gè)小天線(xiàn)。
為了減少這樣的天線(xiàn)效應，可以把探頭的地線(xiàn)取下來(lái)，再用探頭標配的一個(gè)接地彈簧進(jìn)行測量，減少地線(xiàn)的長(cháng)度來(lái)減少信號干擾。
如果嘗試過(guò)以上的方法后效果依然不明顯，或者所測的信號需要較長(cháng)的地線(xiàn)接地才能夠測量，所以我們無(wú)法使用接地彈簧時(shí)，可以想辦法減少一些電磁輻射。
此時(shí)可以關(guān)掉旁邊的一些用電器或換一個(gè)電器比較少的房間進(jìn)行測試。不同的房間或者不同的地理位置，它的電磁環(huán)境可能相距甚遠，測量的結果自然也會(huì )有所不同。
如果對測試的結果要求比較高，或者以上的方式效果都不好，那還有蕞后一種方法可以嘗試：
使用濾波器對50Hz的工頻信號進(jìn)行過(guò)濾，以得到更為純凈的測試信號。
03 總結
工頻干擾是工程師在實(shí)際操作中經(jīng)常面臨的問(wèn)題，輸電電纜傳導和空間輻射是兩種常見(jiàn)的原因。為了減少或避免干擾，可采取接地、減少地線(xiàn)長(cháng)度、減少電磁輻射等方法，或者使用濾波器對信號進(jìn)行過(guò)濾。
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