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連續信號的來源和標準

2018/4/16 15:43:03 人評論 次瀏覽 分類:電子技術  文章地址:http://www.jinzhengkj.com.cn/tech/1922.html

連續電信號的國際標準是直流電流4-20mA和直流電壓1-5V。同樣也是為了和停電狀態便于區分,故意把0mA和0V排除在外,這樣也同時把晶體管器件的起始非線性段避開了,使信號值與被測參數的大小更接近線性關系。

接受直流電流4-20mA信號的儀表,其輸入阻抗不可太大,一最不超過750Ω,在調節器的輸入端,通常是用250Ω電阻把電流信號變為電壓信號之后再進行處理。接受直流電壓1-5V信號的調節器,輸入阻抗不能太小,以免取電流過多引起誤差,一般都用運算放大器或場效應管作為輸入級。

對于用空氣壓力傳送信號的儀表來說,也有空氣壓力信號國際標準,即0.02-0.1MPa。

輸出為標準信號的傳感器,叫做變送器,有電動和氣動兩類。

不論輸出是否標準信號、所有的輸出連續信號的傳感器都應該有穩定的“零點”和“量程”,“零點”是對應著測量范圍的起點的被測值,“量程”是指從測量范國起點到終點之間的被測值跨度。這兩個量都穩定不變,傳感器或變送器的性能就穩定了,穩定是準確的前提條件,如果連穩定都做不到,被測值不變時輸出信號總在起伏漂移,當然談不上準確了。此外,一般還希望傳感器或變送器“線性”好。也就是說在整個測量范圍內輸出信號值和被測值有嚴格的比例關系。當然要滿足這些要求必須有合理的設計、優良的材料與先進的制造工藝。

除了電阻、電容、電感形式輸出的之外,連續梁的傳感器或變送器絕大部分是有源的,按照信號形態可以分為模擬式和數字式兩類,目前大多數是模擬式的,啟動傳感器或變送器則全都是模擬式的。

若按照被測參數的種類分,模擬式的又可以分為位移、力、轉速、溫度、壓力、流量、液位等,無非是利用合適的物理現象把各種非電變量轉換成電量,即使被測參數原本就是電流或電壓,若其數值太大或太小,也通過電路的轉換,變為有利于測量域控制的信號。

最簡單的數字式傳感器是碼盤,它是一種測定轉角的傳感器,利用光電元件和有特殊透明圖形的圓盤,把被測軸的轉角變換成二進制數碼(為了可靠起見,有時用和普通二進制稍有不同的"格雷碼")。因為輸出數碼和轉角大小有一一對應的關系,與轉動方向無關,而且工作中遇到停電,下次再供電仍然是原來的數字,這叫做“位置式”傳感器。

另有一種測轉角的辦法,也是在被測軸上安裝碼盤,但盤上不是按二進制碼做黒白標記,而是依次相間的黒白條紋、用光電方法讀取轉過的條紋數,這個數字愈大表明轉過的條紋多,也就是轉角大、這種方法得到的數字是轉動過程中累計的光電脈沖數,和轉動的方向有關,正轉時累加,反轉時遞減。工作中停電,已經累計的數字就會丟失(除非有數據保護措施)。這叫做“增量式”傳感器。

測量頻率、轉速等參數的傳感器都是以脈沖頻率方式反映被測值的,部分測流量的傳感器或變送器,也是以脈沖頻率為輸出信號。

應該指出,所有的數字式傳感器或變送器,都是把連續量離散化得到數字量的。按周期進行采樣,按周期進行模/數轉換,按周期刷新顯示值和通信,以及以離散的數字形式輸出,這一切都注定了它并不能連續地反映被測參數。嚴格說,及時不考慮離散化問題,其輸出信號也是一個采樣周期內的平均值而不是瞬時值。不過因為數字儀表的采樣周期非常短,而被測參數變化又很慢,可以近似看成瞬時值罷了。

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