傳感器與檢測(cè)技術(shù)第3版謝志萍06課件

第6章

傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)電子工業(yè)出版社6.1電橋電路6.1.1直流電橋6.1電橋電路6.1電橋電路2．等臂雙臂工作電橋6.1電橋電路3．等臂全橋工作電橋根據(jù)電橋的加減速特性可知，組成等臂全橋測(cè)量電路，靈敏度最高，輸出電壓最大。直流電橋后續(xù)的放大電路可采用差動(dòng)輸入的運(yùn)算放大器，對(duì)精度要求高的可選用測(cè)量放大器，具體可參照6.2.2節(jié)。6.1電橋電路例6.1

采用阻值350、靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為350的固定電阻組成電橋供橋電壓為8V，并假定負(fù)載電阻無(wú)窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?000μ時(shí)，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋及全橋工作時(shí)的輸出電壓。6.1電橋電路2．電阻交流電橋6.1電橋電路3．電感電橋6.1電橋電路4．電容電橋6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.1運(yùn)算放大器1．反相放大器2．同相放大器6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.2測(cè)量放大器1．測(cè)量放大器的結(jié)構(gòu)與特性6.2信號(hào)的放大與隔離2．測(cè)量放大器集成電路6.2信號(hào)的放大與隔離（2）護(hù)衛(wèi)（Guard）端的連接。當(dāng)測(cè)量放大器通過(guò)電纜與信號(hào)源連接時(shí)，電纜的屏蔽層應(yīng)連接測(cè)量放大器的護(hù)衛(wèi)端。如果電纜的屏蔽層不接護(hù)衛(wèi)端而接地，如圖6.2信號(hào)的放大與隔離（3）R端、S端的連接。測(cè)量放大器通常設(shè)有R端和S端，如圖6.2信號(hào)的放大與隔離AD612與測(cè)量電橋連接如圖6.2信號(hào)的放大與隔離2．增益電阻切換型這種放大器是采用可編程控制的多路開關(guān)來(lái)切換放大器中決定增益的電阻，以此改變放大器的增益。6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.4隔離放大器在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，人們希望在輸入通道中把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器輸出的模擬信號(hào)與檢測(cè)系統(tǒng)的后續(xù)電路隔離開來(lái)，即無(wú)電的聯(lián)系，這樣可以避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)送出的模擬信號(hào)帶來(lái)的共模電壓及各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。解決模擬信號(hào)的隔離問(wèn)題要比解決數(shù)字信號(hào)的隔離問(wèn)題困難得多。目前，對(duì)于模擬信號(hào)的隔離廣泛采用隔離放大器。6.2信號(hào)的放大與隔離1．AD277型雙隔離式放大器6.2信號(hào)的放大與隔離2．AD210型三隔離式放大器6.3信號(hào)的變換6.3.1電壓與電流轉(zhuǎn)換1．電壓轉(zhuǎn)換為電流（V/I轉(zhuǎn)換器）若要求Vimax＜30mV，可在14、15腳間跨接以下電阻：若要求30mV<Vimax<60mV，可在15、16腳間跨接以下電阻：6.2信號(hào)的放大與隔離下圖是微機(jī)皮帶秤的信號(hào)變送與轉(zhuǎn)換電路圖，圖中左下角R01～R04為電阻應(yīng)變式稱重傳感器連接成的電橋，電橋電源電壓U24由基準(zhǔn)電壓源和輔助放大器提供，U24為：6.2信號(hào)的放大與隔離6.3.2電壓與頻率的相互轉(zhuǎn)換LM31系列用做V/F轉(zhuǎn)換時(shí)的簡(jiǎn)化功能框圖如圖6.2信號(hào)的放大與隔離當(dāng)開關(guān)K斷開后，CL通過(guò)RL放電，使VC下降。當(dāng)放電過(guò)程持續(xù)T1時(shí)間，VC下降到小于Vi時(shí)，輸入比較器再次啟動(dòng)單脈沖定時(shí)器又產(chǎn)生一個(gè)寬tos的脈沖，開關(guān)K再次閉合，CL再次充電，如此循環(huán)，3腳輸入脈寬為tos，周期為T的方波。頻率fout的大小為：6.2信號(hào)的放大與隔離LM331用作V/F轉(zhuǎn)換6.2信號(hào)的放大與隔離所示是由LM331構(gòu)成的F/V轉(zhuǎn)換電路，輸入頻率fIN脈沖的每個(gè)下降沿引起輸入比較器觸發(fā)單脈沖定時(shí)電路，產(chǎn)生一個(gè)固定寬度為tos的脈沖，在tos期間，電流源Is在RL上產(chǎn)生電壓，在無(wú)CL情況下，