處理不同傳感器輸出信號(hào)調(diào)理的類型有哪些？(八大類型)
不同類型的信號(hào)調(diào)理電路用于處理傳感器輸出。這些電路的選擇基于傳感器和輸出要求。這篇文章主要介紹的是用于不同傳感器和測(cè)量的一些重要信號(hào)條件類型。
用于處理不同傳感器輸出信號(hào)調(diào)理的類型
1.信號(hào)變換
信號(hào)轉(zhuǎn)換是信號(hào)調(diào)理器的重要功能之一。這種類型的信號(hào)調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換來(lái)自傳感器(溫度、壓力、流量、長(zhǎng)度、頻率、速度等)的信號(hào)。)轉(zhuǎn)換成可用于DAQ系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式。信號(hào)調(diào)節(jié)器能夠?qū)⑷魏蝹鞲衅餍盘?hào)轉(zhuǎn)換成任何標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程信號(hào)。
一些重要的信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括:
電壓頻率轉(zhuǎn)換器:將電壓作為輸入，并將其轉(zhuǎn)換為線性或非線性頻率輸出。
頻率-電壓轉(zhuǎn)換器:將信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓電平。
電流電壓轉(zhuǎn)換器:縮放電流輸入，并將其轉(zhuǎn)換為所需的電壓輸出。
脈沖轉(zhuǎn)換器:將旋轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出結(jié)果。
稱重傳感器轉(zhuǎn)換器:將來(lái)自稱重傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓/電流并輸出結(jié)果。
電荷轉(zhuǎn)換器:從壓電、電容和其他產(chǎn)生電荷的傳感器獲取電荷輸出信號(hào)。然后，它將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流。
2.擴(kuò)大
顧名思義，放大是一個(gè)增加(放大)傳感器輸出信號(hào)的過(guò)程。對(duì)于產(chǎn)生微弱信號(hào)的傳感器，信號(hào)放大是必要的。例如，來(lái)自溫度變化的熱電偶的小電壓很難被滿量程范圍為10V、分辨率為16位的DAQ器件讀取。放大增加了測(cè)量分辨率和靈敏度，以匹配DAQ范圍。
3.衰減
衰減是放大的反義詞。在需要數(shù)字化的電壓高于模數(shù)(ADC)轉(zhuǎn)換器的情況下，這種信號(hào)調(diào)理電路非常重要。因此，它會(huì)降低信號(hào)幅度，以匹配ADC范圍。當(dāng)被測(cè)電壓大于10 V時(shí)，衰減是必要的。
4.過(guò)濾
濾波去除了可能導(dǎo)致錯(cuò)誤測(cè)量的不需要的噪聲。兩種常見(jiàn)類型的濾波器通常用于消除信號(hào)中的噪聲。在信號(hào)變化緩慢的情況下，如溫度測(cè)量，低通濾波器可去除高頻。抗混疊濾波器將信號(hào)帶寬限制在奈奎斯特頻率以上。這種低通濾波器在頻域進(jìn)行測(cè)量時(shí)非常有用，例如聲音和振動(dòng)。
5.激動(dòng)
熱電偶等無(wú)源傳感器無(wú)需電源就能產(chǎn)生信號(hào)。但是，主動(dòng)傳感器，如壓力傳感器、加速度計(jì)、RTD、應(yīng)變儀等。需要外部電壓或電流激勵(lì)。這是控制電子流動(dòng)和進(jìn)行測(cè)量所必需的。這些有源傳感器通常由信號(hào)調(diào)節(jié)器供電。應(yīng)變計(jì)等低電阻傳感器采用惠斯通電橋配置，帶有電壓激勵(lì)源。
6.隔離
當(dāng)測(cè)量是在一個(gè)電位遠(yuǎn)離地面的表面上進(jìn)行時(shí)，隔離電路是有用的。電氣隔離可消除輸入線路上的無(wú)用信號(hào)，防止其傳遞到輸出端。隔離還可以保護(hù)操作人員和測(cè)量系統(tǒng)免受危險(xiǎn)電壓尖峰的影響。
7.冷結(jié)補(bǔ)償
冷結(jié)補(bǔ)償(CJC)是確保熱電偶精確測(cè)量所必需的。熱電偶需要這種額外校正的原因是，該器件僅報(bào)告感測(cè)端與連接端子的另一端之間的相對(duì)溫差。為了計(jì)算真實(shí)溫度，測(cè)量連接的絕對(duì)溫度很重要。該連接的絕對(duì)溫度就是冷接點(diǎn)。CJC通過(guò)提供該結(jié)的溫度來(lái)進(jìn)行校正，從而提高測(cè)量精度。
8.線性化
在傳感器產(chǎn)生的電壓信號(hào)與物理測(cè)量值沒(méi)有線性關(guān)系的情況下，這種信號(hào)調(diào)理電路是必要的。熱電偶也是需要線性化的傳感器的經(jīng)典例子。然而，目前市場(chǎng)上有許多內(nèi)置線性化的熱電偶。這些不需要進(jìn)一步的信號(hào)調(diào)理。
