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使用示波器时，如何避免工频干扰？
鼎阳科技| 2024-02-27|返回列表

在工程师实际使用示波器的时候，很多人会为一个问题所困扰——示波器接上探头还没有开始测信号，屏幕中就显示了波形：

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一个像正弦波，但是又有很多噪声的波形。这是怎么回事呢？

为了探究原因，当这样的波形出现时，我们对它进行测量。打开示波器的测量功能，可以看到信号的频率约为50Hz。

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这个时候，如果把探头靠近示波器或其他用电器再去观察，可以明显地观察到信号变得更加清晰，噪声也减小了。

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如果我们再用手与探头的信号端接触，会发现示波器此时出现了一个更大的信号，调整垂直档位后会发现，此时的信号频率同为50Hz，但是信号的幅度变大，噪声变小了，波形也清晰起来。

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工频干扰

上述带噪声的信号是如何产生的？有人认为是示波器的问题，也有人认为是探头出了问题。其实，这是50Hz的工频干扰，是电力系统中普遍存在的一种现象。

我们的电网供电是220V/50Hz，而室内通常存在很多电缆或用电器，就会产生一些50Hz的电场。

示波器导致工频干扰的原因一般有两种：

 ⭐ 经输电电缆传导进入示波器

 ⭐ 通过空间辐射由探头引入示波器

由此可见，以上所说的干扰就是通过空间辐射产生。

示波器的探头由阻容结构组成。

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探头暴露在空气中时相当于一个天线，所以将探头靠近一些容易产生辐射源的设备（如示波器或者其他用电器）时，就会有明显的干扰信号引入。此外，人体也是导体，是一种电阻很大的导体，就像是一个能够接收周围电磁辐射的大天线，所以才会有工频干扰引入示波器。

这种现象会对我们的测试产生很大的影响，所以我们在测试中应该尽量减少或者避免工频干扰。

如何避免工频干扰

在我们示波器测量的时候，首先要保证示波器要有良好的接地。

接地不单单可以保证我们的电气安全，减少触电风险，也能够使示波器和被测信号共地，屏蔽部分噪声信号。


以上述比较有代表性的人体天线为例，我们同样以手来接触探头的信号端，之后再把另一只手触到探头的地线上，这个时候可以看到信号的幅度明显减小。

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另外，我们在测试信号的时候，探头的探针和地线本身也会组成一个环路，这又相当于一个小天线。

为了减少这样的天线效应，可以把探头的地线取下来，再用探头标配的一个接地弹簧进行测量，减少地线的长度来减少信号干扰。

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如果尝试过以上的方法后效果依然不明显，或者所测的信号需要较长的地线接地才能够测量，所以我们无法使用接地弹簧时，可以想办法减少一些电磁辐射。

此时可以关掉旁边的一些用电器或换一个电器比较少的房间进行测试。不同的房间或者不同的地理位置，它的电磁环境可能相距甚远，测量的结果自然也会有所不同。

如果对测试的结果要求比较高，或者以上的方式效果都不好，那还有最后一种方法可以尝试：

使用滤波器对50Hz的工频信号进行过滤，以得到更为纯净的测试信号。

总结

工频干扰是工程师在实际操作中经常面临的问题，输电电缆传导和空间辐射是两种常见的原因。为了减少或避免干扰，可采取接地、减少地线长度、减少电磁辐射等方法，或者使用滤波器对信号进行过滤。

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