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传感器信号通道设计

2012-10-30 15:39
安娜PARKER
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  本设计指南阐述了常见传感器变送器的信号链路,适用于压力、温度、电流、光信号检测以及接近检测。文章介绍了信号通道错综复杂的选择,其中给出的设计案例和原理框图有助于读者选择最佳器件,以满足系统的不同需求。

  概述

  在现代工业控制和系统监测领域,通常需要监测、测量压力和重量。由于压力可直接用来测量流体、高度及其它物理量,压力测量尤其重要。由于加载是影响传感器输出的一项属性,压力、重量测量装置可以看作是“加载传感器”。加载传感器的应用非常广泛,包括从真空计到重型机械称重,以及工业液压设备、绝对压力传感器等各个领域。每种应用对精度、准确度和成本都有不同的具体需求。

  虽然压力和重量(加载/感应)的测量方法和技术有许多,但最常用的测量装置是应力计。

  最常见的应力计有两种:一种是重量/压力传感器大多采用的金属箔;另一种是基于半导体的压阻式传感器,广泛用于压力测量。相对于金属箔传感器,压阻式传感器灵敏度更高,线性度也更好,但容易受温度的影响,并有一定的初始偏差。

  从原理上讲,所有应力计在受到外力时都会改变电阻值。因此,有电信号激励时,即可有效地将压力、重量转换成电信号。通常在惠斯通电桥(有时称为测压元件)上放置1个、2个或4个这样的有源电阻元件(应力计),从而产生与压力或重量对应的差分输出电压。

  工程师可以设计一种能够满足多种加载/感应系统需求的传感器模块。一款成功的设计需要包括用于检测物理量的传感器元件和设计合理的信号链路。

传感器信号通道设计

图1 加载/感应系统的信号链路框图

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