模擬傳感器的�(yīng)用非常廣�,不論是在工�(yè)、農(nóng)�(yè)、國(guó)防建�(shè),還是在日常生活、教育事�(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)�,處處可�(jiàn)模擬傳感器的身影�
在模擬傳感器的設(shè)�(jì)和使用中,都有一�(gè)如何使其 �(cè)量精度達(dá)到的�(wèn)題。而眾多的 干擾一直影響著傳感器的�(cè)量精�,如:現(xiàn)�(chǎng)大耗能�(shè)備多,特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往�(huì)使電�(wǎng)�(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干�;工�(yè)電網(wǎng)欠壓或過(guò)壓(涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V�310V波動(dòng)�,常常達(dá)到額定電壓的35%左右,這種惡劣的供電有�(shí)�(zhǎng)�(dá)幾分�、幾小時(shí),甚至幾�;各種信�(hào)線綁扎在一起或走同一根多芯電�,信�(hào)�(huì)受到干擾,特別是信號(hào)線與交流�(dòng)力線同走一�(gè)�(zhǎng)的管道中干擾尤甚;多路開(kāi)�(guān)或保持器性能不好,也�(huì)引起通道信號(hào)的竄�;空間各種電�、氣象條�、雷電甚至地磁場(chǎng)的變化也�(huì)干擾傳感器的正常工作;此�,現(xiàn)�(chǎng)溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)�(fā)生變�,腐蝕性氣�、酸堿鹽的作�,野外的�(fēng)�、雨�,甚至鼠咬蟲(chóng)蛀等都�(huì)影響傳感器的可靠�。模擬傳感器輸出的一般都是小信號(hào),都存在小信�(hào)放大、處理、整形以及抗干擾�(wèn)�,也就是將傳感器的微弱信�(hào)精確地放大到所需要的�(tǒng)一�(biāo)�(zhǔn)信號(hào)(�1VDC�5VDC�4 mADC�20mADC),并�(dá)到所需要的技�(shù)指標(biāo)。這就要求�(shè)�(jì)制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來(lái)的某些問(wèn)�,即抗干擾問(wèn)題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方�,設(shè)�(jì)出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施,才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的狀�(tài)�
傳感器及儀器儀表在�(xiàn)�(chǎng)�(yùn)行所受到的干擾多種多�,具體情況具體分�,對(duì)不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原�。這種靈活�(jī)�(dòng)的策略與普適性無(wú)疑是矛盾�,解決的辦法是采用模塊化的方�,除了基本構(gòu)件外,針�(duì)不同的運(yùn)行場(chǎng)�,儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。在�(jìn)一步討論電路元件的選擇、電路和系統(tǒng)�(yīng)用之前,有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干擾種��
�1)靜電感�(yīng)
靜電感應(yīng)是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容,使一條支路上的電荷通過(guò)寄生電容傳送到另一條支路上�,因此又稱電容性耦合�
�2)電磁感�(yīng)
�(dāng)兩�(gè)電路之間有互感存在時(shí),一�(gè)電路中電流的變化就會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)耦合到另一�(gè)電路,這一�(xiàn)象稱為電磁感�(yīng)。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行�(dǎo)線等�
�3)漏電流感應(yīng)
由于電子線路�(nèi)部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介�(zhì)或外殼等絕緣不良,特別是傳感器的�(yīng)用環(huán)境濕度較�,絕緣體的絕緣電阻下�,導(dǎo)致漏電電流增加就�(huì)引起干擾。尤其當(dāng)漏電流流入測(cè)量電路的輸入�(jí)�(shí),其影響就特別嚴(yán)��
�4)射頻干�
主要是大型動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)、操作停止的干擾和高次諧波干�。如可控硅整流系�(tǒng)的干擾等�
�5)其他干�
�(xiàn)�(chǎng)安全生產(chǎn)�(jiān)控系�(tǒng)除了易受以上干擾�,由于系�(tǒng)工作�(huán)境較�,還容易受到�(jī)械干擾、熱干擾及化�(xué)干擾��
常模干擾
常模干擾是指干擾信號(hào)的侵入在往�2條線上是一致的。常模干擾來(lái)源一般是�?chē)^�(qiáng)的交變磁�(chǎng),使儀器受�?chē)蛔兇艌?chǎng)影響而產(chǎn)生交流電�(dòng)�(shì)形成干擾,這種干擾較難除掉�
共模干擾
共模干擾是指干擾信號(hào)�2條線上各流過(guò)一部分,以地為公共回路,而信�(hào)電流只在往�2�(gè)線路中流�(guò)。共模干擾的�(lái)源一般是�(shè)備對(duì)地漏�、地電位�、線路本身具有對(duì)地干擾等。由于線路的不平衡狀�(tài),共模干擾會(huì)�(zhuǎn)換成常模干擾,就較難除掉了�
�(zhǎng)�(shí)干擾
�(zhǎng)�(shí)干擾是指�(zhǎng)期存在的干擾,此類干擾的特點(diǎn)是干擾電壓長(zhǎng)期存在且變化不大,用檢測(cè)儀表很容易�(cè)�,如電源線或鄰近�(dòng)力線的電磁干擾都是連續(xù)的交�50 Hz工頻干擾�
意外的瞬�(shí)干擾
意外瞬時(shí)干擾主要在電氣設(shè)備操作時(shí)�(fā)�,如合閘或分閘等,有�(shí)也在伴隨雷電�(fā)生或�(wú)線電�(shè)備工作瞬間產(chǎn)��
干擾可粗略地分為3�(gè)方面�
(a)局部產(chǎn)生(即不需要的熱電偶)�
(b)子系統(tǒng)�(nèi)部的耦合(即地線的路徑�(wèn)�)�
(c)外部產(chǎn)生(Bp電源頻率的干擾)�
在應(yīng)用中,常�(huì)遇到以下幾種主要干擾�(xiàn)象:
�1)發(fā)指令�(shí),電�(jī)�(wú)�(guī)則地�(zhuǎn)�(dòng)�
�2)信�(hào)等于零時(shí),數(shù)字顯示表�(shù)值亂��
�3)傳感器工作�(shí),其輸出值與�(shí)際參�(shù)所�(duì)�(yīng)的信�(hào)值不吻合,且誤差值是隨機(jī)�、無(wú)�(guī)律的�
�4)當(dāng)被測(cè)參數(shù)�(wěn)定的情況�,傳感器輸出的數(shù)值與被測(cè)參數(shù)所�(duì)�(yīng)的信�(hào)�(shù)值的差值為一�(wěn)定或呈周期性變化的��
�5)與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)�(如顯示器�)工作不正��
干擾�(jìn)入定位控制系�(tǒng)的渠道主要有兩類:信�(hào)傳輸通道干擾,干擾通過(guò)與系�(tǒng)相聯(lián)的信�(hào)輸入通道、輸出通道�(jìn)入;供電系統(tǒng)干擾�
信號(hào)傳輸通道是控制系�(tǒng)或驅(qū)�(dòng)器接收反饋信�(hào)和發(fā)出控制信�(hào)的途徑,因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾,所以在傳輸�(guò)程中,長(zhǎng)線的干擾是主要因�。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)�,正是這些�(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾,如果沒(méi)有內(nèi)�,無(wú)論何種噪聲都�(huì)被電源短路吸�,線路中也不�(huì)建立起任何干擾電壓;此外,交流伺服系�(tǒng)�(qū)�(dòng)器本身也是較�(qiáng)的干擾源,它可以通過(guò)電源�(duì)其它�(shè)備�(jìn)行干��
供電系統(tǒng)的抗干擾�(shè)�(jì)
�(duì)傳感�、儀器儀表正常工作危害最�(yán)重的是電�(wǎng)尖峰脈沖干擾,產(chǎn)生尖峰干擾的用電�(shè)備有:電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶�(zhèn)流器的充氣照明燈,甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬�、軟件結(jié)合的辦法�(lái)抑制�
�1)用硬件線路抑制尖峰干擾的影�
常用辦法主要有三種:
①在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理�(shè)�(jì)的干擾控制器,將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上,從而減弱其破壞性;
②在儀器交流電源輸入端加超�(jí)隔離變壓�,利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈��
③在儀器交流電源的輸入端并�(lián)壓敏電阻,利用尖峰脈沖到�(lái)�(shí)電阻值減小以降低儀器從電源分得的電�,從而削弱干擾的影響�
�2)利用軟件方法抑制尖峰干�
�(duì)于周期性干�,可以采用編程�(jìn)行時(shí)間濾�,也就是用程序控制可控硅�(dǎo)通瞬間不采樣,從而有效地消除干擾�
�3)采用硬、軟件結(jié)合的看門(mén)狗(watchdog)技�(shù)抑制尖峰脈沖的影�
軟件:在定時(shí)器定�(shí)到之�,CPU訪問(wèn)一次定�(shí)�,讓定時(shí)器重新開(kāi)始計(jì)�(shí),正常程序運(yùn)�,該定時(shí)器不�(huì)�(chǎn)生溢出脈沖,watchdog也就不會(huì)起作�。一旦尖峰干擾出�(xiàn)了“飛程序”,則CPU就不�(huì)在定�(shí)到之前訪�(wèn)定時(shí)�,因而定�(shí)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn),從而引起系�(tǒng)�(fù)位中斷,保證智能儀器回到正常程序上�(lái)�
�4)實(shí)行電源分組供�
例如:將�(zhí)行電�(jī)的驅(qū)�(dòng)電源與控制電源分�(kāi),以防止�(shè)備間的干��
�5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服�(qū)�(dòng)器對(duì)其它�(shè)備的干擾�
該措施對(duì)以上幾種干擾�(xiàn)象都可以有效地抑��
�6)采用隔離變壓器
考慮到高頻噪聲通過(guò)變壓器主要不是靠�、次�(jí)線圈的互感耦合,而是靠初、次�(jí)寄生電容耦合�,因此隔離變壓器的初、次�(jí)之間均用屏蔽層隔�,減少其分布電容,以提高抵抗共模干擾能力�
�7)采用高抗干擾性能的電�
如利用頻譜均衡法�(shè)�(jì)的高抗干擾電�。這種電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效,它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖�(zhuǎn)換成低電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平)的電壓,但干擾脈沖的能量不變,從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能��
信號(hào)傳輸通道的抗干擾�(shè)�(jì)
�1)光電耦合隔離措施
在長(zhǎng)距離傳輸�(guò)程中,采用光電耦合�,可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服�(qū)�(dòng)器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)�。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰干擾信號(hào)�(huì)�(jìn)入系�(tǒng)或直接�(jìn)入伺服驅(qū)�(dòng)裝置,產(chǎn)生種干擾�(xiàn)象�
光電耦合的主要優(yōu)�(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾,使信號(hào)傳輸�(guò)程的信噪比大大提�。干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度,但是能量很小,只能形成微弱電�,而光電耦合器輸入部分的�(fā)光二極管是在電流狀�(tài)下工作的,一般導(dǎo)通電流為10mA�15mA,所以即使有很大幅度的干�,這種干擾也會(huì)由于不能提供足夠的電流而被抑制��
�2)雙絞屏蔽線�(zhǎng)線傳�
信號(hào)在傳輸過(guò)程中�(huì)受到電場(chǎng)、磁�(chǎng)和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場(chǎng)的干�。雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模噪聲能力�(qiáng),能使各�(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感�(yīng)干擾相互抵消。另�,在�(zhǎng)距離傳輸�(guò)程中,一般采用差分信�(hào)傳輸,可提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線�(zhǎng)線傳輸可以有效地抑制前文提到的干擾現(xiàn)象中的(2)、(3�、(4)種干擾的產(chǎn)��
局部產(chǎn)生誤差的消除
在低電平�(cè)量中,對(duì)于在信號(hào)路徑中所用的(或構(gòu)成的)材料必須給予�(yán)格的注意,在�(jiǎn)單的電路中遇到的焊錫、導(dǎo)線以及接線柱等都可能�(chǎn)生實(shí)際的熱電�(shì)。由于它們經(jīng)常是成對(duì)出現(xiàn),因此盡量使這些成對(duì)的熱電偶保持在相同的溫度下是很有效的措施,為此一般用熱屏�、散熱器沿等溫線排列或者將大功率電路和小功率電路分�(kāi)等辦法,其目的是使熱梯度減到最小兩�(gè)不同廠家生產(chǎn)的標(biāo)�(zhǔn)�(dǎo)�(如鎳鉻一康銅�)的接�(diǎn)可能�(chǎn)�0.2mV/℃的溫漂,這相�(dāng)于高精度低漂移的�(yùn)放管(OP·27CP)的溫�,是斬波放大�(7650CPA)溫漂的兩倍。雖然采用插座開(kāi)�(guān)、接插件、繼電器等形式能使更換電器元件或組件方便一�,但缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生接觸電阻、熱電勢(shì)或兩者兼而有�,其代價(jià)是增加低電平分辨力的不穩(wěn)定性,也就是說(shuō)它比直接連接系統(tǒng)的分辨力要差、精度要�、噪聲增�、可靠性降�。因此,在低電平放大中盡可能地不使用�(kāi)�(guān)、接插件是減少故�、提高精度的重要措施�
地磅 模擬傳感器的�(yōu)�(diǎn)就是�(jià)格便宜點(diǎn),其它方面自從有了數(shù)字傳感器在沒(méi)有什么優(yōu)�(diǎn)可言� 可了解一下數(shù)字傳感器的優(yōu)�(diǎn)�
1、先�(jìn)的A/D�(zhuǎn)換技�(shù)和智能濾波算�,在滿量程的情況下仍可保證輸出碼的穩(wěn)��
2、可行的�(shù)�(jù)存儲(chǔ)技�(shù),保證模塊參�(shù)不會(huì)丟失�
3、良好的電磁兼容性能�
4、傳感器的性能參數(shù)采用�(shù)字化誤差�(bǔ)償技�(shù)和高度集成化電子元件,用軟件�(shí)�(xiàn)傳感器的線�、零�(diǎn)、額定輸出溫�、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)�,消除了人為因素�(duì)�(bǔ)�?shù)挠绊?,大大提高了傳感器綜合精度和可靠��
5、傳感器的輸出一致性誤差可以達(dá)�0.02%以內(nèi)甚至更高,傳感器的特性參�(shù)可完全相同,因而具有良好的互換��
6、采用A/D�(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號(hào)傳輸和數(shù)字濾波技�(shù),傳感器的抗干擾能力增加,信�(hào)傳輸距離�(yuǎn),提高了傳感器的�(wěn)定��
7、數(shù)字傳感器能自�(dòng)采集�(shù)�(jù)并可�(yù)處理、存�(chǔ)和記�,具有標(biāo)�,便于故障診斷�
8、傳感器采用�(biāo)�(zhǔn)的數(shù)字通訊接口,可直接連入�(jì)算機(jī),也可與�(biāo)�(zhǔn)工業(yè)控制總線連接,方便靈��
CHHBXB型懸臂梁稱重傳感器采用了箔式�(yīng)變片貼在合金鋼做的彈性體上,一端固�,一端加�,受力形式多�,重心低,安裝方�,互換性好,具有精度高、密封能力好??捎糜陔娮悠�?、升秤計(jì)算機(jī)配料系統(tǒng)�??蛇x擇內(nèi)置式放大�0-5V�0-10V�4-20mA�0-10mA輸出�
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