傳感器與檢測技術(shù)第版謝志萍3

第6章

傳感器與檢測系統(tǒng)的信號處理技術(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1．單臂工作電橋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輸入的運算放大器，對精度要求高的可選用測量放大器，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，并假定負載電阻無窮大。當應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?000μ時，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋及全橋工作時的輸出電壓。6.1電橋電路6.1.2交流電橋1．交流電橋的平衡條件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電橋電路路4．電容電電橋6.1電橋電路路5．變壓器器電橋電電路6.2信號的放放大與隔隔離6.2.1運算放大大器1．反相放放大器2．同相放放大器6.2信號的放放大與隔隔離6.2.2測量放大大器1．測量放放大器的的結(jié)構(gòu)與與特性6.2信號的放放大與隔隔離2．測量放放大器集集成電路路6.2信號的放放大與隔隔離3．測量放放大器的的使用（1）差差動輸入入端的連連接。6.2信號的放放大與隔隔離（2）護護衛(wèi)（Guard）端端的連接接。當測量放放大器通通過電纜纜與信號號源連接接時，電電纜的屏屏蔽層應(yīng)應(yīng)連接測測量放大大器的護護衛(wèi)端。。如果電電纜的屏屏蔽層不不接護衛(wèi)衛(wèi)端而接接地，如如圖6.2信號的放放大與隔隔離（3）R端、S端的連接接。測量量放大器器通常設(shè)設(shè)有R端和S端，如圖圖6.2信號的放放大與隔隔離AD612與測測量電橋橋連接如如圖6.2信號的放放大與隔隔離6.2.3程控測量量放大器器PGA1．浮點放放大器型型6.2信號的放放大與隔隔離2．增益電電阻切換換型這種放大大器是采采用可編編程控制制的多路路開關(guān)來來切換放放大器中中決定增增益的電電阻，以以此改變變放大器器的增益益。6.2信號的放放大與隔隔離6.2.4隔離放大大器在自動檢檢測系統(tǒng)統(tǒng)中，人人們希望望在輸入入通道中中把工業(yè)業(yè)現(xiàn)場傳傳感器輸輸出的模模擬信號號與檢測測系統(tǒng)的的后續(xù)電電路隔離離開來，，即無電電的聯(lián)系系，這樣樣可以避避免工業(yè)業(yè)現(xiàn)場送送出的模模擬信號號帶來的的共模電電壓及各各種干擾擾對系統(tǒng)統(tǒng)的影響響。解決決模擬信信號的隔隔離問題題要比解解決數(shù)字字信號的的隔離問問題困難難得多。。目前，，對于模模擬信號號的隔離離廣泛采采用隔離離放大器器。6.2信號的放放大與隔隔離1．AD277型雙隔離離式放大大器6.2信號的放放大與隔隔離AD277構(gòu)成成的同相相比例放放大器6.2信號的放放大與隔隔離2．AD210型三隔離離式放大大器6.3信號的變變換6.3.1電壓與電電流轉(zhuǎn)換換1．電壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電電流（V/I轉(zhuǎn)換器））若要求Vimax＜30mV，可在14、15腳間跨接接以下電電阻：若要求30mV<Vimax<60mV，可在15、16腳間跨接接以下電電阻：6.2信號的放放大與隔隔離下圖是微機皮皮帶秤的的信號變變送與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路路圖，圖圖中左下下角R01～R04為電阻應(yīng)應(yīng)變式稱稱重傳感感器連接接成的電電橋，電電橋電源源電壓U24由基準電電壓源和和輔助放放大器提提供，U24為：6.2信號的放放大與隔隔離2．電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電電壓（I/V轉(zhuǎn)換器））當變送器器的輸出出信號為為電流信信號時，，要轉(zhuǎn)化化成電壓壓信號，，需經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換。最最簡單的的I/V轉(zhuǎn)換可以以利用一一個500的精密電電阻，將將0～10mA的電流信信號轉(zhuǎn)換換為0～5V的電壓信信號。6.2信號的放放大與隔隔離6.3.2電壓與頻頻率的相相互轉(zhuǎn)換換LM31系列用用做V/F轉(zhuǎn)換換時的簡簡化功能能框圖如如圖6.2信號的的放大大與隔隔離當開關(guān)關(guān)K斷開后后，CL通過RL放電，，使VC下降。。當放放電過過程持持續(xù)T1時間，，VC下降到到小于于Vi時，輸輸入比比較器器再次次啟動動單脈脈沖定定時器器又產(chǎn)產(chǎn)生一一個寬寬tos的脈沖沖，開開關(guān)K再次閉閉合，，CL再次充充電，，如此此循環(huán)環(huán)，3腳輸入入脈寬寬為tos，周期期為T的方波波。頻頻率fout的大小小為：：6.2信號的的放大大與隔隔離LM331用作作V/F轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換6.2信號的的放大大與隔隔離所示是是由LM331構(gòu)成的的F/V轉(zhuǎn)換電電路，，輸入入頻率率fIN脈沖的的每個個下降降沿引引起輸輸入比比較器器觸發(fā)發(fā)單脈脈沖定定時電電路，，產(chǎn)生生一個個固定定寬度度為tos的脈沖沖，在在tos期間，，電流流源Is在RL上產(chǎn)生生電壓壓，在在無CL情況下下，RL輸出電電壓的的幅度度為I×RL，寬度度為tos，周期期為T的方波波，CL濾去此此方波波的高高頻分分量，，保留留其直直流分分量即即方波波的平平均值值輸送送出來來，輸輸