淺談傳感器信號選擇信號路徑的復(fù)雜性

本教程解釋了用于壓力、溫度、電流、光和接近感應(yīng)的最流行的傳感器傳感器類型的傳感器信號鏈。本文介紹了選擇信號路徑的復(fù)雜性。示例電路和框圖可幫助讀者選擇一組最佳部件以滿足他們的設(shè)計需求。

壓力傳感器和稱重秤（力傳感）

檢測和測量壓力和重量的需求是現(xiàn)代工業(yè)控制和系統(tǒng)監(jiān)控的一個非常普遍的要求。壓力測量尤其重要，因為它也間接用于測量流量、高度和其他屬性。壓力和重量測量設(shè)備可被視為“力傳感器”，因為力是影響傳感器輸出的屬性。力傳感器的應(yīng)用范圍很廣，從真空計到重型機械秤、工業(yè)液壓設(shè)備和用于內(nèi)燃機的歧管絕對壓力 (MAP) 傳感器。每個應(yīng)用對精度、準確度和成本都有其不同的需求。

壓力傳感器 壓力傳感器

盡管有多種方法和技術(shù)可以測量壓力和重量（力傳感），但最常用的測量元件是應(yīng)變片。

兩種最常見的應(yīng)變計類型是用于各種重量/壓力傳感器的金屬箔類型，以及廣泛用于測量壓力的基于半導(dǎo)體的壓阻式傳感器。與金屬箔型換能器相比，壓阻式換能器更靈敏，線性度更好，但具有較大的溫度依賴性和較大的初始偏移。

原則上，所有應(yīng)變計都通過改變電阻值對施加的力做出反應(yīng)。因此，在存在電激勵的情況下，它們有效地將壓力或重量轉(zhuǎn)換為電信號。通常，這些有源電阻元件（應(yīng)變計）中的一個、兩個或四個布置在惠斯通電橋配置（有時稱為稱重傳感器）中，以根據(jù)壓力或重量產(chǎn)生差分輸出電壓。

工程師可以設(shè)計出滿足各種力傳感應(yīng)用的獨特要求的傳感器模塊。成功的設(shè)計將包括適合物理特性的傳感元件和適當(dāng)設(shè)計的信號鏈。

力感應(yīng)用中的信號鏈框圖。

完整的信號鏈解決方案

傳感器信號鏈必須處理存在噪聲的極小信號。準確測量電阻式傳感器輸出電壓的變化需要能夠精確提供以下電氣功能的電路：激勵、放大、濾波和采集。某些解決方案可能還需要使用數(shù)字信號處理 (DSP) 技術(shù)來進行信號處理、誤差補償、數(shù)字增益和用戶可編程性。

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