傳感器及其信號調(diào)理技術(shù)版權(quán)信息

出版時間: 2012-01-01

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裝 幀: 平裝

開 本: 16開

所屬分類: 圖書>科技>電子與通信

本書可作為自動化、電氣工程及其自動化、機(jī)電一體化等專業(yè)的本科教材或教學(xué)參考書，也可作為工程技術(shù)人員自學(xué)的讀本。

一般壓力傳感器中都會有一個信號調(diào)理器，它是功能是補(bǔ)償傳感器在不同溫度下的誤差。現(xiàn)在，市場上能夠買到多種型號的信號調(diào)理器，信號調(diào)理器的功能也多樣化，它們可以精確地放大壓力傳感器信號、補(bǔ)償傳感器的溫度誤差，并且能夠直接控制校準(zhǔn)過程。信號調(diào)理器還可以調(diào)節(jié)不同的信號來滿足不同客戶的需求。

壓力傳感器使用在不同的壞境需要不同的輸出，比如汽車工業(yè)要求信號調(diào)理器提供0.5V~4.5V輸出，工業(yè)和過程控制應(yīng)用通常要求4mA~20mA輸出，而測試設(shè)備輸出要求0~5V的輸出范圍。通過采用多電壓量程或電流輸出的信號調(diào)理器，設(shè)計人員無須為每個應(yīng)用設(shè)計一個電路板。有些信號調(diào)理器允許設(shè)計工程師在多達(dá)100個溫度補(bǔ)償點校準(zhǔn)傳感器輸出，使工程師能夠按照誤差與壓力傳感器溫度曲線之間的關(guān)系進(jìn)行匹配，從而減小溫度對傳感器的影響?？尚拚恼`差包括整個溫度范圍內(nèi)的零點和滿量程增益誤差。溫度傳感器用來跟蹤壓力傳感器的環(huán)境溫度。

信號調(diào)理器目前已經(jīng)有很多公司能夠生產(chǎn)，但是能對信號調(diào)理器校準(zhǔn)的系統(tǒng)的不是很多，所以開發(fā)出能夠校準(zhǔn)信號調(diào)理器的系統(tǒng)非常必要。信號調(diào)理器不僅僅是在壓力傳感器中有應(yīng)用，很多傳感器中都需要用到信號調(diào)理器，所以要想發(fā)展更高性能的傳感器首先需要有高性能的信號調(diào)理器。

1.放大

放大器提高輸入信號電平以更好地匹配模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的范圍，從而提高測量精度和靈敏度。此外，使用放置在更接近信號源或轉(zhuǎn)換器的外部信號調(diào)理裝置，可以通過在信號被環(huán)境噪聲影響之前提高信號電平來提高測量的信號-噪聲比。

2.衰減

衰減，即與放大相反的過程，在電壓(即將被數(shù)字化的)超過數(shù)字化儀輸入范圍時是十分必要的。這種形式的信號調(diào)理降低了輸入信號的幅度，從而經(jīng)調(diào)理的信號處于ADC范圍之內(nèi)。衰減對于測量高電壓是十分必要的。

3.隔離

隔離的信號調(diào)理設(shè)備通過使用變壓器、光或電容性的耦合技術(shù)，無需物理連接即可將信號從它的源傳輸至測量設(shè)備。除了切斷接地回路之外，隔離也阻隔了高電壓浪涌以及較高的共模電壓，從而既保護(hù)了操作人員也保護(hù)了昂貴的測量設(shè)備。

4.多路復(fù)用

通過多路復(fù)用技術(shù)，一個測量系統(tǒng)可以不間斷地將多路信號傳輸至一個單一的數(shù)字化儀，從而提供了一種節(jié)省成本的方式來極大地擴(kuò)大系統(tǒng)通道數(shù)量。多路復(fù)用對于任何高通道數(shù)的應(yīng)用是十分必要的。

5.過濾

濾波器在一定的頻率范圍內(nèi)去處不希望的噪聲。幾乎所有的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用都會受到一定程度的50Hz或60Hz的噪聲(來自于電線或機(jī)械設(shè)備)。大部分信號調(diào)理裝置都包括了為最大程度上抑制50Hz或60Hz噪聲而專門設(shè)計的低通濾波器。

6.激勵

激勵對于一些轉(zhuǎn)換器是必需的。例如，應(yīng)變計，電熱調(diào)節(jié)器，和RTD需要外部電壓或電流激勵信號。通常RTD和電熱調(diào)節(jié)器測量都是使用一個電流源來完成，這個電流源將電阻的變化轉(zhuǎn)換成一個可測量的電壓。應(yīng)變計，一個超低電阻的設(shè)備，通常利用一個電壓激勵源來用于惠斯登(Wheatstone)電橋配置。

7.冷端補(bǔ)償

冷端補(bǔ)償是一種用于精確熱電偶測量的技術(shù)。任何時候，一個熱電偶連接至一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，您必須知道在連接點的溫度(因為這個連接點代表測量路徑上另一個"熱電偶"并且通常在您的測量中引入一個偏移)來計算熱電偶正在測量的真實溫度。