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連續(xù)信號的來源和標(biāo)準(zhǔn)

2018/4/16 15:43:03 人評論 次瀏覽 分類:電子技術(shù)  文章地址:http://m.prosperiteweb.com/tech/1922.html

連續(xù)電信號的國際標(biāo)準(zhǔn)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(tài)便于區(qū)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(shù)的大小更接近線性關(guān)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(diào)節(jié)器的輸入端,通常是用250Ω電阻把電流信號變?yōu)殡妷盒盘栔笤龠M(jìn)行處理。接受直流電壓1-5V信號的調(diào)節(jié)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(yùn)算放大器或場效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn),即0.02-0.1MPa。

輸出為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)信號、所有的輸出連續(xù)信號的傳感器都應(yīng)該有穩(wěn)定的“零點(diǎn)”和“量程”,“零點(diǎn)”是對應(yīng)著測量范圍的起點(diǎn)的被測值,“量程”是指從測量范國起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的被測值跨度。這兩個量都穩(wěn)定不變,傳感器或變送器的性能就穩(wěn)定了,穩(wěn)定是準(zhǔn)確的前提條件,如果連穩(wěn)定都做不到,被測值不變時輸出信號總在起伏漂移,當(dāng)然談不上準(zhǔn)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(nèi)輸出信號值和被測值有嚴(yán)格的比例關(guān)系。當(dāng)然要滿足這些要求必須有合理的設(shè)計、優(yōu)良的材料與先進(jìn)的制造工藝。

除了電阻、電容、電感形式輸出的之外,連續(xù)梁的傳感器或變送器絕大部分是有源的,按照信號形態(tài)可以分為模擬式和數(shù)字式兩類,目前大多數(shù)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(shù)的種類分,模擬式的又可以分為位移、力、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量、液位等,無非是利用合適的物理現(xiàn)象把各種非電變量轉(zhuǎn)換成電量,即使被測參數(shù)原本就是電流或電壓,若其數(shù)值太大或太小,也通過電路的轉(zhuǎn)換,變?yōu)橛欣跍y量域控制的信號。

最簡單的數(shù)字式傳感器是碼盤,它是一種測定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角變換成二進(jìn)制數(shù)碼(為了可靠起見,有時用和普通二進(jìn)制稍有不同的"格雷碼")。因為輸出數(shù)碼和轉(zhuǎn)角大小有一一對應(yīng)的關(guān)系,與轉(zhuǎn)動方向無關(guān),而且工作中遇到停電,下次再供電仍然是原來的數(shù)字,這叫做“位置式”傳感器。

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

測量頻率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)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(yīng)該指出,所有的數(shù)字式傳感器或變送器,都是把連續(xù)量離散化得到數(shù)字量的。按周期進(jìn)行采樣,按周期進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,按周期刷新顯示值和通信,以及以離散的數(shù)字形式輸出,這一切都注定了它并不能連續(xù)地反映被測參數(shù)。嚴(yán)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(nèi)的平均值而不是瞬時值。不過因為數(shù)字儀表的采樣周期非常短,而被測參數(shù)變化又很慢,可以近似看成瞬時值罷了。

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