机电检测技术 教学课件 作者 郭燕韩京海 主编 朱丽琴 副主编 第四章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第四章 信号调理电路 传感器输出的信号为什么需要变换调理？ 如：信号微弱 放大 混有噪声 提高信噪比 模拟信号 数字信号 选 频 滤波 4.1 变送器 4.1.1 温度变送器 4.1.2 差压变送器 4.1.3 数字式变送器 4.2 阻抗匹配 4.2.1 阻抗匹配原理 4.2.2 阻抗匹配方法 4.2.2 阻抗匹配方法 4.2.2 阻抗匹配方法 4.2.2 阻抗匹配方法 4.3 测量电桥 4.3.1 直流电桥 4.3.1 直流电桥 4.3.1 直流电桥 4.3.1 直流电桥 4.3.1 直流电桥 4.3.2 交流电桥 4.3.2 交流电桥 4.4 信号放大电路 4.4.1 测量放大器 4.4.2 可编程增益放大器（PGA） 4.4.3 电荷放大器 4.4.3 电荷放大器 4.5 滤波器 4.5.1 滤波器的分类 4.5.1 滤波器的分类 4.5.2 RC滤波电路原理及特性 4.5.2 RC滤波电路原理及特性 本章小结 课程：《机电检测技术》 尚辅网 4.1 变送器 4.2 阻抗匹配 4.3 测量电桥 4.4 信号放大电路 4.5 滤波器 本章小结 尚辅网 尚辅网 变送器（Transmitter）凡能直接感受非电的被测变量并将其转换成标准信号的输出传感转换装置就称为变送器。 如：4~20mA直流电信号，20~100kPa气压信号 （a）差压变送器 （b）带法兰的变送器 （c）温度变送器 尚辅网 1、温度变送器 作用：将热电偶、热电阻的检测信号转换成标准统一信号输出给显示仪表或控制器，实现对温度的显示、记录或自动控制。 2、一体化温度变送器 一体化温度变送器是超小型温度检测仪表。其变送器模块和测温元件形成一个整体，可以直接安装在被测温度的工业设备上，输出为统一标准信号。 尚辅网 差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力，然后将其转变成4~20mA DC的电流信号输出。 1．陶瓷差压变送器 2．扩散硅差压变送器 3．电容式差压变送器 扩散硅变送器结构图 1—过载保护装置；2—金属隔离膜；3—硅油； 4—硅杯；5—玻璃密封；6—引出线 尚辅网 检测单元 温度、差压、流量、压力 A/D 微机系统 D/A 上位机接口 网络通讯 4－20mA 数字式变送器结构示意图 尚辅网 阻抗匹配（Impedance Matching）是负载阻抗与信号源阻抗之间的特定配合关系，它反映了信号源电路与负载电路之间的功率传输关系。 阻抗匹配 最大的功率传输 阻抗失配 对电路产生损害 尚辅网 阻抗匹配示意图 连接前前级的开路电压为： 连接后两个装置间电流为: 此时: 输入到后级装置的功率为： 要使前级装置输给后级装置的信号能量达到最大，必须满足 ，即： 阻抗匹配，获最大功率传输 尚辅网 1、电荷放大器 压电式传感器的输出阻抗一般都高达数十兆，电荷放大器能把压电传感器输出的电荷量变换成电压输出。 优点：可避免杂散电容的干扰，在进行阻抗匹配的同时，也使得传感器的灵敏度与连接电缆长度无关，从而能保证压电传感器的使用灵敏度。 尚辅网 2、射级跟随器 射级跟随器的输出信号都是从晶体管的发射极上取出，其电压增益小于近似等于1，输出电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低，可将发射极的高阻抗信号变换成低阻抗信号。 优点：简单、方便 缺点：无法避免连接线缆、接插件等产生的分布电容对测量的影响 尚辅网 3、匹配电阻 在前、后级装置的输出阻抗、输入阻抗是纯电阻或不是纯电阻但匹配要求不高时，就可用匹配电阻来进行匹配。如图示，匹配电阻的接入和阻值的大小需满足下列条件： 缺点：无法避免信号能量损耗，这种损耗称为插入损耗。 尚辅网 4、匹配电压器 采用匹配变压器进行匹配时，变压器的初、次级线圈的匝数比需满足下列条件： ——变压器匝数比； ——前级装置的输出阻抗； ——后级装置的输入阻抗。 尚辅网 电桥（Electric Bridge）是传感器接口电路中常用的电路。电桥是将电阻、电感、电容等电参量参数的变化变为电压或电流等电能量输出的电路。 直流电桥 适用 电阻式传感器 交流电桥 适用 电容式和电感式传感器 尚辅