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1、傳感器及其接口電路傳感器及其接口電路王麗佳王麗佳信息工程與自動(dòng)化系信息工程與自動(dòng)化系河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳任務(wù)描述任務(wù)描述學(xué)習(xí)傳感器的接口電路河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)了解傳感器的組成,掌握傳感器的特性參數(shù)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 技能目標(biāo)技能目標(biāo)情感目標(biāo)情感目標(biāo)會(huì)傳感器的接口電路河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳一一、傳感器、傳感器組成 敏感元件:敏感元件:傳感器中直接感受被測(cè)量的元件,即被測(cè)量通過(guò)傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成被傳感器中直接感受被測(cè)量的元件,即被測(cè)量通過(guò)傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換
2、成被測(cè)量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。測(cè)量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。轉(zhuǎn)換元件:轉(zhuǎn)換元件:將敏感元件感受的被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)將敏感元件感受的被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路:轉(zhuǎn)換電路:將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流、頻率。將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流、頻率。 有一些傳感器的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件是二者合一的。熱電偶、壓電晶體,光有一些傳感器的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件是二者合一的。熱電偶、壓電晶體,光電器件電器件。 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳定義定義 傳感器就是能感知外界信息并能按傳感器就是能感知外界信息并能
3、按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的機(jī)械電子裝置。如下圖所示機(jī)械電子裝置。如下圖所示:物理量物理量電量電量河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳二二.傳感器的分類傳感器的分類河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳11三、傳感器的應(yīng)用三、傳感器的應(yīng)用 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學(xué)研究科學(xué)研究 先行官先行官 社社
4、 會(huì)會(huì) 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳12工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè) 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域在美國(guó):檢測(cè)技術(shù)占在美國(guó):檢測(cè)技術(shù)占4%,拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)66%河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳13檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測(cè):零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測(cè):零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳14河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳15
5、檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用離線檢測(cè):零件參數(shù)、離線檢測(cè):零件參數(shù)、 尺寸與形位公差、尺寸與形位公差、 品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù)作作 用:現(xiàn)代工程裝備中,用:現(xiàn)代工程裝備中, 檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占 5070%河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳16檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異 發(fā)動(dòng)機(jī):發(fā)動(dòng)機(jī):向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元(向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元(ecu)提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息,)提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息, 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制 溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器
6、等溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等 汽車傳感器:汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,關(guān)鍵部件,核心技術(shù)內(nèi)容汽車傳感器:汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,關(guān)鍵部件,核心技術(shù)內(nèi)容 普通轎車:約安裝幾十到近百只傳感器,普通轎車:約安裝幾十到近百只傳感器, 豪華轎車:傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。豪華轎車:傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 底底 盤:盤:控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫 車車 身:身:提高汽車的安全性、可靠性和舒適
7、性等提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳17河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳18無(wú)人駕駛汽車:演示雷達(dá)傳感器錄像機(jī)激光測(cè)距儀河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳19檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增 家用電器:家用電器:數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī):自動(dòng)對(duì)焦數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī):自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)距傳感器紅外測(cè)距傳感器數(shù)字體溫計(jì):接觸式數(shù)字體溫計(jì):接觸式-熱敏電阻,非接觸式熱敏
8、電阻,非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈:亮度檢測(cè)自動(dòng)感應(yīng)燈:亮度檢測(cè)-光敏電阻光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲:溫度檢測(cè)空調(diào)、冰箱、電飯煲:溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng):話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風(fēng):話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器遙控接收:紅外檢測(cè)遙控接收:紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù):辦公商務(wù):可視對(duì)講、可視電話:圖像獲取可視對(duì)講、可視電話:圖像獲取-面陣面陣ccdccd掃描儀:文檔掃描掃描儀:文檔掃描-線陣線陣ccdccd紅外傳輸數(shù)據(jù):紅外檢測(cè)紅外傳輸數(shù)據(jù):紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生:醫(yī)療衛(wèi)生
9、:電子血壓計(jì):血壓檢測(cè)電子血壓計(jì):血壓檢測(cè) - - 壓力傳感器壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀 - - 離子傳感器離子傳感器智能家居演示智能家居演示 wigwag演示演示,手機(jī)中的傳感器手機(jī)中的傳感器河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳20科學(xué)研究的先行官科學(xué)研究的先行官 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者諾貝爾獎(jiǎng)獲得者r. r. ernst說(shuō)說(shuō)“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來(lái)現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展越依靠尖端儀器的發(fā)展” 俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始的科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始的” 近近80年來(lái),與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)年來(lái),與科
10、學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)38人人河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳21軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)年海灣戰(zhàn)爭(zhēng) 精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng) 90% 1994年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳22檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器-oicw 夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng):非冷卻紅外傳感器技術(shù)夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng):非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀:可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射
11、激光測(cè)距儀:可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射2020毫米高爆彈時(shí),激光測(cè)距儀可毫米高爆彈時(shí),激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信,以便精確的設(shè)定引爆時(shí)將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信,以便精確的設(shè)定引爆時(shí)間。間。河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳23美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃-nmd檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署前沿部署(如雷達(dá))如雷達(dá))4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng): 探測(cè)和發(fā)現(xiàn)探測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈
12、的發(fā)射并追蹤敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道;導(dǎo)彈的飛行軌道; 攔截器:能識(shí)別真假攔截器:能識(shí)別真假?gòu)楊^,敵友方彈頭,敵友方河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳24檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重飛行器測(cè)控飛行器測(cè)控 - 檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況,控制與操縱檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況,控制與操縱 火箭測(cè)控火箭測(cè)控 - 檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳25“阿波羅阿波羅10”:火箭部分火箭部分-2077個(gè)傳感器個(gè)傳感器飛船部分飛船部分-1218個(gè)傳感器,個(gè)傳感器,檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)參數(shù)-加
13、速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)、聲學(xué)、神州飛船:神州飛船:185臺(tái)(套)儀器裝置臺(tái)(套)儀器裝置河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳26“物化法官物化法官” 檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測(cè)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)環(huán)境污染(pm2.5振蕩天平技術(shù)、振蕩天平技術(shù)、beta射線技術(shù)、射線技術(shù)、beta射線光濁射線光濁度技術(shù)和光散射技術(shù)為主度技術(shù)和光散射技術(shù)為主) 識(shí)別指紋假鈔識(shí)別指紋假鈔 查服違禁藥物查服違禁藥物(毒品:激光拉曼光譜檢測(cè)儀毒品:激光拉曼光譜檢測(cè)儀);酒精探測(cè)器;酒精探測(cè)器 偵破刑事案件偵破刑事案件河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職
14、業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳27教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳四、傳感器的主要特性參數(shù)四、傳感器的主要特性參數(shù) 1).靈敏度靈敏度 靈敏度是指?jìng)鞲衅骰驒z測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量靈敏度是指?jìng)鞲衅骰驒z測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值。它是輸變化和引起此變化的輸入量變化的比值。它是輸入與輸出特性曲線的斜率,入與輸出特性曲線的斜率,如右圖所示,可表示為:如右圖所示,可表示為: dxdys x0ydydx河北工業(yè)職
15、業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 3). 線性度與非線性誤差線性度與非線性誤差 線性度是用實(shí)測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)輸入線性度是用實(shí)測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)輸入-輸出特性曲輸出特性曲線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比來(lái)表示的,如下圖所示。來(lái)表示的,如下圖所示。 線性度可用非線性線性度可用非線性誤差來(lái)表示,計(jì)算式為:誤差來(lái)表示,計(jì)算式為:%100fsmfye河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 4). 遲滯遲滯 遲滯特性表明檢測(cè)系統(tǒng)在正向和反向行程期間遲滯特性表明檢測(cè)系統(tǒng)在正向和反向
16、行程期間,輸入,輸入輸出特性曲線不一致的程度。如右下圖所輸出特性曲線不一致的程度。如右下圖所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn),找出輸出量的示。通過(guò)實(shí)驗(yàn),找出輸出量的這種最大差值,并以滿量程這種最大差值,并以滿量程輸出輸出yfs的百分?jǐn)?shù)表示,的百分?jǐn)?shù)表示,如下式:如下式: %100fsmtye河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳五、傳感器接口電路 1 輸出信號(hào)的特點(diǎn)輸出信號(hào)的特點(diǎn) 1)由于傳感器種類繁多,傳感器的輸出形式也是各式各樣的。 例如,盡管都是力傳感器,隨作用外力變化,電阻應(yīng)變片輸出的是不同的電阻,壓電傳感器輸出不同的電荷,電容傳感器輸出變化的電容,電感傳感器輸出變化的電感量. 表1列出了
17、傳感器的一般輸出形式。 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳表表1 傳感器的輸出信號(hào)形式傳感器的輸出信號(hào)形式輸 出 形 式輸 出 變 化 量傳 感 器 的 例 子開(kāi)關(guān)信號(hào)型機(jī) 械 觸 點(diǎn)雙金屬溫度傳感器模擬信號(hào)型電 子 開(kāi) 關(guān)霍耳開(kāi)關(guān)式集成傳感器電 壓熱電偶、磁敏元件、氣敏元件電 流光敏二極管 電 阻 熱敏電阻,應(yīng)變片電 容電容式傳感器電 感電感式傳感器其它頻 率多普勒速度傳感器、揩振式傳感器河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳2).傳感器的輸出信號(hào),一般比較微弱,有的傳感器輸出電壓最小僅有0.1v。3).傳感器的輸出阻抗都比較高,這樣會(huì)使傳感器信號(hào)輸入到測(cè)
18、量電路時(shí),產(chǎn)生較大的信號(hào)衰減。 4).傳感器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很寬。5).傳感器的輸出信號(hào)隨著輸入物理量的變化而變化,但它們之間的關(guān)系不一定是線性比例關(guān)系。6).傳感器的輸出信號(hào)大小會(huì)受溫度的影響,有溫度系數(shù)存在。 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 2 輸出信號(hào)的處理方法輸出信號(hào)的處理方法目的: 1)提高測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度, 2)提高測(cè)量系統(tǒng)的線性度, 3)抑制噪聲。 4)由傳感器的接口電路處理后的信號(hào),應(yīng)成為可供測(cè)量、控制使用及便于向微型計(jì)算機(jī)輸入的信號(hào)形式。 5)完成傳感器輸出信號(hào)處理的各種接口電路統(tǒng)稱為傳感器檢測(cè)電路。典型的應(yīng)用接口電路,如表2所示。 河北工業(yè)職業(yè)技
19、術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳表表2 典型的傳感器接口電路典型的傳感器接口電路接 口 電 路信 號(hào) 預(yù) 處 理 的 功 能 阻抗變換電路在傳感器輸出為高阻抗的情況下,變換為低阻抗,以便于檢測(cè)電路準(zhǔn)確地拾取傳感器的輸出信號(hào)。放大電路將微弱的傳感器輸出信號(hào)放大。電流電壓轉(zhuǎn)換電路將傳感器的電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓 。電橋電路把傳感器的電阻、電容、電感變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓。頻率電壓轉(zhuǎn)換電路把傳感器輸出的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流或電壓。電荷放大器將電場(chǎng)型傳感器輸出產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓。有效值轉(zhuǎn)換電路在傳感器為交流輸出的情況下,轉(zhuǎn)為有效值,變?yōu)橹绷鬏敵?。濾波電路通過(guò)低通及帶能濾波器消除傳感器的噪聲成分。線性
20、化電路在傳感器的特性不是線性的情況下,用來(lái)進(jìn)行線性校正。對(duì)數(shù)壓縮電路當(dāng)傳感器輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較寬時(shí),用對(duì)數(shù)電路進(jìn)行壓縮河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 常用接口電路常用接口電路1).阻抗匹配器 傳感器輸出阻抗都比較高,為防止信號(hào)的衰減,常常采用高輸入阻抗的阻抗匹配器作為傳感器輸入到測(cè)量系統(tǒng)的前置電路。 半導(dǎo)體管阻抗匹配器,實(shí)際上是一個(gè)半導(dǎo)體管共集電極電路,又稱為射極輸出器。 場(chǎng)效應(yīng)管是一種電平驅(qū)動(dòng)元件,柵漏極間電流很小,其輸入阻抗可高達(dá) 1012 以上,可作阻抗匹配器。 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳2) .電橋電路 直流電橋直流電橋的基本電路直
21、流電橋的基本電路河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳電橋的輸出電壓可由下式給出,即: uout =)()(32413142rrrrrrrru 電橋的平衡條件為: r2r4= r1r3 當(dāng)電橋平衡時(shí),輸出電壓為零。 當(dāng)電橋四個(gè)臂的電阻發(fā)生變化而產(chǎn)生增量時(shí),電橋的平衡被打破,電橋此時(shí)的輸出電壓為: 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 uout = 24141)(rrurr)rr(11223344rrrrrr2314rrrra若取則: 21)(aua)rr(11223344rrrrrruout當(dāng)a=1時(shí),輸出靈敏最大,此時(shí): uout = 4u)rr(11223344rrrrrr河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王麗佳王麗佳 如果r1=r2=r3=r4時(shí),則電橋電路被稱為四等臂電橋,此時(shí)輸出靈敏感度最高,而非線性誤差最小, 因此在傳感器的實(shí)際應(yīng)用中多采用四等臂電橋。河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北工業(yè)職
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