传感器电流输出信号的处理重点
传感器与检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。
（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。
传感器的问题解决方案
传感器的问题解决方案标题：传感器的问题解决方案引言概述：传感器在现代科技领域中扮演着重要的角色，但在使用过程中常常会遇到各种问题。
本文将从传感器常见问题的角度出发，提出相应的解决方案，帮助读者更好地应对传感器问题。
一、传感器无法正常工作的原因及解决方案1.1 传感器供电问题：检查传感器供电是否正常，可以通过更换电源或检查供电线路解决问题。
1.2 传感器连接问题：检查传感器与控制器之间的连接是否良好，确保连接端口无杂质或松动。
1.3 传感器设置问题：检查传感器的参数设置是否正确，根据传感器说明书调整参数以确保正常工作。
二、传感器数据异常的原因及解决方案2.1 传感器校准问题：进行传感器校准操作，校正传感器输出数据。
2.2 环境干扰问题：排除外部环境因素对传感器数据的影响，如电磁干扰或温度变化。
2.3 传感器老化问题：检查传感器是否老化，如有老化现象需及时更换传感器。
三、传感器精度不高的原因及解决方案3.1 传感器灵敏度问题：调整传感器的灵敏度，提高传感器的测量精度。
3.2 传感器校准问题：进行定期校准传感器，确保传感器输出数据的准确性。
3.3 传感器选型问题：根据实际需求选择合适的传感器型号，提高传感器的测量精度。
四、传感器工作环境不适的原因及解决方案4.1 温湿度问题：保持传感器工作环境的稳定温湿度，避免温度变化对传感器的影响。
4.2 振动问题：避免传感器长时间处于高强度振动环境，选择适应振动环境的传感器。
4.3 腐蚀问题：防止传感器受到化学物质腐蚀，选择耐腐蚀性能好的传感器。
五、传感器维护保养不当的原因及解决方案5.1 清洁问题：定期清洁传感器表面，避免尘埃或杂质影响传感器的正常工作。
5.2 维护问题：定期检查传感器的工作状态，及时更换损坏的部件或传感器。
5.3 存储问题：妥善存放传感器，避免受潮或受到外部物体碰撞，延长传感器的使用寿命。
总结：通过以上对传感器常见问题的解决方案的详细介绍，读者可以更好地理解传感器问题的原因及解决方法，提高传感器的使用效率和准确性。
电流输出型磁通门传感器的灵敏度
根据磁通门原理可写出的次级线圈两端的电压与铁心 中磁感应强度 B ( t ) 之间的关系 :
e ( t) = - N 2 S
d B ( t) dt
( 3)
式中 B ( t ) 等于磁导率与磁场强度的乘积 。 激励电流使铁心反复进入饱和区 , 使铁心的磁导 率随时间而变化 , 用 μ( t ) 表示 。磁场强度包含两部 分 :一部分是被测磁场 H x ; 另一部分是次级电流 i ( t ) 产生的变化磁场 H ( t ) 。设次级线圈的有效长度为 l , 则:
The Sensitivity of Current Output Flux - G ate Sensors
Liu Shibin ,Duan Zhemin ,Yan Jiaming ( Department of Electronic Engineering ,Nort hwestern Polytechnical University ,Xian ,710072 China)
图1 磁通门工作原理
3 磁通门的处理电路
磁通门处理电路的作用是将图 1 ( e) 所示的信号转 换成直流电压信号 。电路形式有开环和闭环两种 。开 环电路一般是先选频后进行相敏整流 , 也可不选频直 接进行相敏整流 。若按后者设计电路 , 则输出的直流 分量为
[1 ]
图2 电流输出型磁通门
电流输出型磁通门次级回路可等效为图 2 ( b) 所 示的电路 [ 4 ] ,图中 r 为次级线圈的等效电阻 , t 表示时 间 。由外部回路可写出次级线圈两端电压 e ( t ) 的方 程:
收稿日期 :2002206216 收修改稿日期 :2002207204
2 磁通门的工作原理
单铁心磁通门实际上是一个铁心反复工作于饱和 状态的变压器 。为了消除变压器效应的影响 , 通常采 用两个单铁心磁通门将初级线圈反接构成双铁心磁通 门 。铁心采用矫顽力小 、 磁导率非常高的超坡莫合金 , 其磁化曲线可简化为如图 1 ( a) 所示的折线 ( Hs 为饱和 磁场强度) 。给双铁心磁通门的初级线圈通入足以使 铁心饱和的交流激励电流时 , 由于被测磁场 H x 的影 响 ,两个线圈中的磁场不相等 , 其波形如图 1 ( b) 所示 。 根据铁心的特性 , 它们在相应的次级线圈中产生的磁 感应强度也不同 ,如图 1 ( c) 所示 。 如果次级线圈与高输入阻抗放大器相接 , 可认为 次级线圈开路 ,则次级线圈输出电压的波形如图 1 ( d) 所示 。将两次级线圈顺接 , 得到双铁心磁通门的输出 电压波形如图 1 ( e) 所示 。对该信号进行相敏整流和滤 波后 ,就可得到与被测磁场有关的直流输出电压 。
传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知、收集并转换物理量或化学量等信息的装置。
它广泛应用于各个行业和领域，如工业生产、环境监测、医疗设备、汽车等。
以下是传感器与检测技术的一些重点知识点总结。
1.传感器的基本原理-传感器是通过感知或测量物理量或化学量等信息，并将其转化为可用的电信号输出。
-常见的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、流量等；化学量包括气体浓度、pH值等。
-传感器的工作原理包括电学、热学、光学、化学以及机械等不同的原理。
-传感器的输出信号可以是电压、电流、频率、电阻等形式。
2.传感器的分类-按照感知的物理量或化学量的不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、流量传感器等。
-按照测量原理的不同，传感器可以分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、化学传感器等。
-按照输出信号类型的不同，传感器可以分为模拟输出传感器和数字输出传感器。
3.传感器的特性与参数-灵敏度：传感器响应物理量变化的能力，它决定了传感器的测量范围和分辨率。
-精度：传感器测量值与真实值之间的偏差，包括系统误差、随机误差等。
-响应时间：传感器从感知到输出响应所需的时间。
-可靠性：传感器在一定环境条件下长时间稳定工作的能力。
-线性度：传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系。
-温度影响：传感器在不同温度下性能的稳定性。
-零点漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号发生的零点偏移。
-跨度漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号的量程偏移。
-电磁兼容性：传感器在干扰条件下的工作能力。
4.传感器的应用领域-工业生产：用于监测和控制工艺过程中的温度、压力、流量等参数，提高生产效率和质量。
-环境监测：用于监测大气污染、水质污染、噪声等环境参数，保护生态平衡和人类健康。
-汽车行业：用于汽车发动机的温度、压力、氧气浓度等参数的监测和控制，提高汽车性能和安全性。
-医疗设备：用于监测病人的体温、心率、血压等生理参数，辅助医疗诊断和治疗。
传感器的信号调理
Agenda
信号调理
信号调理的概念
信号调理的作用
信号调理的分类
电平调整 线性化 信号形式变换
滤波及阻抗匹配
电平调整
无源电平调整电路
最简单的电平调整电路
R2 VO Vi R1 R2
R1和R2的精度和稳定性直接影响电平调整的效果； R1和R2的选取需要综合考虑：
RHb ( RHa RHc ) 2RHa RHc R RHa RHc 2 RHb
无源线性化电路
线性化后的电压输出曲线如下图所示，也是一个S形
曲线。
无源线性化电路
热敏电阻的非线性校正也常采用类似的方法
热敏电阻的阻值与温度呈指数关系，实践中可用温度系数很
小的金属电阻与其串联或并联或同时串、并联，构成电阻网
无源线性化电路
无源线性化电路
运算后可得：
RHb ( RHa RHc ) 2RHa RHc R RHa RHc 2 RHb
无源线性化电路
无源线性化电路
经修正后的特性曲线呈S形，线性度得到改善，各点R H 值与直线
'
(图中虚线)关系对应值的偏差 R如图b所示 ：
无源线性化电路
电路的输入阻抗约为Ri ，输出阻抗接近于0； 不仅实现了传感器输出与后续电路之间的电压调整，而且满
足了阻抗匹配的要求.
电平调整
有源电平调整电路
反相放大电路：
是最常见的有源电平调整电路，电压增益为：
G
Rf Ri
电路的输入阻抗约为Ri ，输出阻抗接近于0； 不仅实现了传感器输出与后续电路之间的电压调整，而且满
信号形式变换 -电压电流转换电路
电流传感器的工作原理
电流传感器的工作原理电流传感器是一种用于测量电流的装置，它能够将电流转化为可测量的电信号。
电流传感器广泛应用于电力系统、工业自动化、电动车辆和家用电器等领域。
一、电流传感器的基本原理电流传感器的工作原理基于安培定律和电磁感应定律。
根据安培定律，通过一条导线的电流产生的磁场与电流成正比。
而根据电磁感应定律，当导线中的电流发生变化时，会在附近产生感应电动势。
基于这两个定律，电流传感器利用磁场感应原理进行测量。
一般来说，电流传感器由磁芯、绕组和输出电路组成。
1. 磁芯：磁芯是电流传感器的核心部件，通常由铁氧体或软磁材料制成。
磁芯的作用是集中磁场，以增强感应效果。
2. 绕组：绕组是围绕在磁芯上的线圈，通过绕组中的电流产生磁场。
当被测电流通过绕组时，会在磁芯中产生磁场变化。
3. 输出电路：输出电路用于将感应电动势转化为可测量的电信号。
一般情况下，输出电路包括放大电路和滤波电路。
放大电路用于放大感应电动势，以提高测量精度；滤波电路则用于滤除干扰信号，保证输出信号的稳定性。
二、电流传感器的工作原理分类根据不同的工作原理，电流传感器可以分为非接触式电流传感器和接触式电流传感器两种类型。
1. 非接触式电流传感器非接触式电流传感器是通过无线感应原理进行测量的。
它不需要与被测电流直接接触，因此具有较好的绝缘性能和安全性。
一种常见的非接触式电流传感器是磁电流传感器。
它利用磁场感应原理，通过磁芯和绕组将被测电流转化为感应电动势。
感应电动势经过放大和滤波处理后，输出为可测量的电信号。
2. 接触式电流传感器接触式电流传感器需要与被测电流直接接触，通过感应电流产生的磁场进行测量。
接触式电流传感器通常具有较高的测量精度和频率响应。
一种常见的接触式电流传感器是夹式电流传感器。
夹式电流传感器通过将被测导线夹入传感器的夹口中，利用夹口周围的磁场感应被测电流。
传感器中的绕组接收到感应电动势后，经过放大和滤波处理，输出为可测量的电信号。
三、电流传感器的应用领域电流传感器在各个领域都有广泛的应用。
传感器信号处理技术
生物机电
电桥与电桥的电源
（2）工作方式
直流电桥
a.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量， a.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个 单臂工作 臂采用固定电阻； 臂采用固定电阻； b.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量， b.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固 双臂工作 定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式； 定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式； c.全桥方式： c.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形 全桥方式 式。全桥形式灵敏度最高，结构最复杂，要综合考虑选 全桥形式灵敏度最高，结构最复杂， 择。
z3 z2 z4 z1z3 z2 V0 = VBC VDC = E E = E[ ] z1 + z2 z3 + z4 ( z1 + z2 )( z3 + z4 )
桥臂阻抗可以是电阻、电感和电容式传感器。 桥臂阻抗可以是电阻、电感和电容式传感器。当被测量为某一初 始值并未发生变化时希望电桥输出为0 始值并未发生变化时希望电桥输出为0。
－US
UR
10 F 10 F
＋US
1 14 RG 2 3
5
9
地
8
采采
4 13 10 k 6 11
12 7
并输
并并地 并数数数
基 准
RL
生物机电
传感器信号放大电路
利用改变反馈电阻的办法来实现量 程变换的可变换增益放大器电路。 程变换的可变换增益放大器电路。当开关 S1闭合 和S3断开时 放大倍数为 闭合,S2和 断开时 断开时,放大倍数为 闭合
生物机电
传感器信号放大电路
隔离放大器
284型隔离放大器的电路结构图 型隔离放大器的电路结构图
传感器的主要学习知识重点
绪论一、传感器的定义、组成、分类、发展趋势能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。
如果传感器信号经信号调理后，输出信号为规定的标准信号（0~10mA,4~20mA;0~2V,1~5V;…），通常称为变送器，分类：按照工作原理分，可分为：物理型、化学型与生物型三大类。
物理型传感器又可分为物性型传感器和结构型传感器。
按照输入量信息：按照应用范围：传感器技术: 是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术.发展趋势: 一是开展基础研究，探索新理论，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
1．发现新现象；2．发明新材料；3．采用微细加工技术；4．智能传感器；5．多功能传感器；6．仿生传感器。
二、信息技术的三大支柱现在信息科学（技术）的三大支柱是信息的采集、传输与处理技术，即传感器技术、通信技术和计算机技术。
课后习题1、什么叫传感器，它由哪几部分组成？它们的作用与相互关系？传感器(transducer/sensor)：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置（国标GB7665—2005）。
通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量(一般为非电量)部分。
转换元件：指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号(一般为电信号)部分。
信号调理电路(Transduction circuit) ：由于传感器输出电信号一般较微弱，而且存在非线性和各种误差，为了便于信号处理，需配以适当的信号调理电路，将传感器输出电信号转换成便于传输、处理、显示、记录和控制的有用信号。
第一章传感器的一般特性1.传感器的基本特性动态特性静态特性2.衡量传感器静态特性的性能指标（1）测量范围、量程（2）线性度%100max⨯∆±=⋅SF L y δ 传感器静态特性曲线及其获得的方法传感器的静态特性曲线是在静态标准条件下进行校准的。
传感器和几种信号的处理
2. 传感器的分类
常见的传感器分类方法有三种：
按传感器检测的物理量分类 按传感器工作原理分类 按传感器输出信号的性质分类
传感器和几种信号的处理
按传感器所检测的物理量分类有：
位移、角度、转速、温度、压力、流量、物 位、气体成份、电量等传感器。
传感器和几种信号的处理
按传感器工作原理分类 ：
传感器和几种信号的处理
也可将几对光电藕合器封装在一起,如： TIP521-4
传感器和几种信号的处理
有些光电藕合器采用了两个反向并联的 发光二极管,可以支持交流输入，如： TPL320
传感器和几种信号的处理
有些光电藕合器中的光敏三极管基极引 出在外,可通过设置偏置来改善线性、调 整电流传输率CTR等,相应的型号有 4N25/4N28
在开关或继电器闭合与断开时,还存在抖 动问题,它是由于机械触点的弹性作用所 致。解决这类问题的方法很多，常用RC 吸收电路或双稳态电路消除
传感器和几种信号的处理
7.2.2 隔离技术
现场开关与计算机输入接口之间,一般有较长 传输线路,这就容易引入干扰。 为提高系统可靠性,输入端常采用具有安全保 护和抗干扰双重作用的隔离技术。 隔离双方无直接电路联系,各自用独立电源和 公共接地端。 常见的隔离技术有：
敏感元件是能够灵敏地感受被测变量，并作出响应 的元件。
传感器和几种信号的处理
例如
弹性膜盒能感受压力的高低而引起形变， 形变程度就是对压力高低的响应，因此, 弹性膜盒是一种压力敏感元件。 铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值， 阻值的变化就是对温度升降的响应，所 以铂电阻就是一种温度敏感元件。
传感器和几种信号的处理
传感器和几种信号的处理
传感器常见故障及解决方式
传感器常见故障及解决方式传感器是现代智能控制系统中常见的元件，它可以对物理量进行测量并将其转换为电信号进行处理，因此起着十分重要的作用。
但是，由于传感器长期使用或其他原因，可能会出现一些故障，那么接下来我们就来看一下传感器的常见故障及解决方式。
故障一：零点漂移所谓的零点漂移，指的是传感器输出信号中的零点偏差发生了变化，这种情况下，会出现在测量时没有物理量的情况下却显示非常值的问题。
造成零点漂移的原因很多，比如长时间的使用、温度变化、机械结构松动等等。
解决方法可以尝试以下几点：1.找出故障原因，进行机械结构的检查，对松动的部件进行拧紧。
2.检查传感器与被测物体的物理接触情况，如果位置不妥，可以重新调整。
3.尝试通过校准或取平均值等方法进行修复。
故障二：输出信号波动输出信号波动，指的是在测量物理量的时候，传感器的输出信号产生剧烈上下波动，尤其是在没有物理量变化的情况下。
主要原因包括环境干扰、传感器损坏等等。
可采取以下措施：1.确认被测量的物理量是否震动或变化。
如有外力干扰，要及时解决干扰问题。
2.可对传感器的电路和机械结构进行检查，确认是否存在损坏。
3.尝试通过调整传感器的滤波器或改变信号源的位置等方法进行修复。
故障三：信号丢失信号丢失是传感器出现故障的另一种情况，所谓信号丢失，指的是数值采集系统中无法检测到传感器输出的信号，如果不及时处理和解决会对系统产生不良影响。
以下是针对信号丢失的几个解决方法：1.首先检查传感器系统的供电和接线情况是否正常，排除信号电缆脱落、连接松动等可能问题。
2.若确认供电和接线情况正常，检查传感器输出是否存在故障。
可通过检查传感器输出的电压、电流等参数来确定其是否存在故障。
3.如检查发现传感器存在问题，则考虑修复或更换传感器等手段来消除故障。
故障四：饱和所谓饱和状态，指的是传感器在测量物理量时输出信号超出了最大值或者最小值，很可能会破坏电路元件。
产生饱和的原因，也有很多种，如过大的物理量、过高的电压等。
电压电流传感器使用指南
电压电流传感器使用指南电压电流传感器使用指南一、概述电压电流传感器是一种用于测量电路中电压和电流的设备，它们常用于电力系统监测、工业自动化、电能质量分析等领域。
本文档将详细介绍电压电流传感器的性能参数、安装方法及注意事项。
二、性能参数1.额定电压：传感器能够正常工作的最大电压值。
2.额定电流：传感器能够正常工作的最大电流值。
3.精度：传感器测量数值与实际数值之间的误差。
4.频率响应：传感器对于不同频率电压电流信号的测量能力。
5.输出方式：传感器输出信号的类型，常见的有模拟信号和数字信号。
三、安装方法1.选择安装位置：传感器应安装在电压电流测量点附近，以确保测量的准确性。
2.连接电路：将传感器的电压电流输入端与待测电路的相应端口相连接。
3.供电方式：一些传感器需要外部供电，需按照说明书要求接入电源。
4.接地处理：为保证测量的准确性和安全性，传感器及测量电路应进行良好的接地处理。
四、注意事项1.避免过载：传感器应使用在其额定电压和电流范围内，避免超过其承受能力。
2.隔离保护：传感器输出端与外部设备之间需要进行电气隔离，以避免传感器故障对外部设备造成影响。
3.温度环境：传感器工作环境应在指定的温度范围内，避免因温度过高或过低影响传感器的性能。
4.安全保护：在使用传感器时，应注意遵守相关安全操作规程，以确保操作人员的安全。
附件：1.电压电流传感器产品说明书：附带详细的产品参数和使用方法。
2.传感器安装图示：用以指导传感器的正确安装位置和连接方式。
法律名词及注释：1.电力系统监测：对电力系统中的电压、电流、功率等参数进行实时监测和数据分析的过程。
2.工业自动化：利用电子技术、计算机技术和信息技术对工业生产过程进行控制和管理的技术手段。
3.电能质量分析：通过对电能的各项参数(如电压波动、电流谐波等)进行监测和分析，评估电能质量的好坏程度。
电流型传感器工作原理
电流型传感器工作原理
电流型传感器是一种常用的传感器类型，用于测量电流的变化和流过导体的电流大小。
其工作原理如下：
1. 基本原理：电流型传感器利用电流感应原理，通过感应电流产生的磁场来测量电流的大小。
2. 感应磁场：当电流通过传感器的导体时，传感器周围会产生一个磁场。
磁场的强度和电流成正比，当电流变化时，磁场的强度也会相应变化。
3. 磁场感应：电流型传感器内部含有一个或多个线圈，这些线圈包围着传感器的导体。
当磁场通过线圈时，会在线圈上感应出一个电压。
4. 增大信号：为了增大感应电压的幅度，传感器通常会使用一个铁芯或磁芯，它们可以增强磁场的强度，从而增加感应电压的大小。
5. 信号处理：传感器产生的感应电压通常是一个微弱的交流信号。
为了能够更好地测量和处理这个信号，需要对其进行放大、滤波和调整等处理。
6. 输出测量：经过信号处理后，传感器的输出信号可以由数字显示器、模拟电压输出或通过无线方式传输到其他设备进行测量和分析。
总之，电流型传感器通过感应电流产生的磁场来测量电流的变化和大小。
这种传感器结构简单，可靠性高，并且广泛应用于电力系统、工业自动化和电子设备等领域。
传感器信号调理电路
对于数字测量系统，除了使传感器输出信号（包括电压、 动态范围、信号源内阻、带宽等参数指标）适合于转换 为离散数据流外，信号调理的作用还在于满足模拟传感 器与数字DAQS之间的接口要求：(1)信号隔离，(2)信号
的预处理，(3)去除无用信号。
传感器输入的信号是一种原始的待处理电信号， 一般不方便直接使用，需要进行加工处理，这就是 传感器的信号调理。信号调理电路将传感器输出的 微弱信号转换为电压、电流或频率等便于测量的电 信号，输出信号精度较高。
1 概述
在数据采集中, 经常会遇到一些微弱的微伏级信号， 例如热电偶的输出信号，需要用放大器加以放大。
运算放大器
第一个使用真空管设 计的放大器大约在 1930年前后完成，这 个放大器可以执行加 与减的工作。 60年代 晚期，仙童半导体推 出了第一个被广泛使 用的集成电路运算放 大器，型号为μ A709.
-
R4
R6
A2
器A3，将双端 Ui2
+
U4
输入变为对地
测量放大器原理电路
的单端输入。
2 测量放大器的电路原理
测量放大器的增益
K U0 Ui1 Ui2
Ui1
+
U3 R3 U5
R5
A1
(U3 U 4 )U0
-
R1
-
(Ui1 Ui2 )(U3 U 4 ) IG RG
R2
A3
UO
+
U3 Ui1 IG R1
而同比例运算放大器可以得到较大的
输入电阻，较低的输出电阻
R2
-∞ +
uo
+ N1
R3 ui
测量放大器
测量放大器是一种带有精密差动电压增益的 器件，具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗 共模干扰能力、低温漂、低失调电压和高稳 定增益等特点，在检测微弱信号的系统中， 被广泛用作前置放大器。
传感器的问题解决方案
传感器的问题解决方案一、引言传感器作为现代工业自动化和智能化的重要组成部份，在各个领域扮演着关键的角色。
然而，由于各种原因，传感器在使用过程中可能会浮现一些问题，如精度下降、故障报警、信号干扰等。
本文将针对传感器的常见问题，提出相应的解决方案，以匡助用户解决传感器使用中遇到的难点。
二、问题一：传感器精度下降1. 问题描述传感器在使用一段时间后，可能会浮现精度下降的情况，导致测量结果不许确。
2. 解决方案（1）定期校准：定期对传感器进行校准，根据实际情况选择合适的校准周期。
校准过程中，使用标准设备或者方法对传感器进行比对和调整，以确保其输出的准确性和稳定性。
（2）环境优化：传感器的工作环境对其精度有很大影响。
尽量避免在温度、湿度等环境变化较大的情况下使用传感器，或者采取相应的环境控制措施，如加装隔离罩、使用温湿度控制设备等。
（3）清洁维护：定期清洁传感器，避免灰尘、油污等物质附着在传感器表面，影响其灵敏度和准确性。
使用合适的清洁剂和工具，注意不要损坏传感器。
三、问题二：传感器故障报警1. 问题描述传感器在使用过程中，可能会浮现故障报警的情况，导致生产中断或者误操作。
2. 解决方案（1）故障诊断：对于传感器的故障报警，首先需要进行故障诊断，找出具体的故障原因。
可以通过查看传感器的故障代码、报警信息等来判断故障类型，或者借助专业的故障诊断设备进行检测。
（2）故障修复：根据故障诊断结果，采取相应的修复措施。
可能需要更换损坏的部件、调整传感器的位置或者参数设置，或者进行维修保养等。
（3）预防措施：为了避免传感器故障报警的发生，可以采取一些预防措施。
例如，定期检查传感器的工作状态，避免过载使用，保持传感器与其他设备的良好连接等。
四、问题三：传感器信号干扰1. 问题描述传感器在工作过程中，可能会受到其他电磁信号的干扰，导致输出信号不稳定或者失真。
2. 解决方案（1）屏蔽干扰源：对于传感器信号受到的干扰源，可以采取屏蔽措施，如使用屏蔽罩、屏蔽线缆等，将干扰源与传感器隔离开来，减少干扰。
电流和电压信号处理与分析
电流和电压信号处理与分析引言电流和电压信号的处理和分析是电气工程中非常重要的一部分。
在许多应用中，从电路传感器中获取电流和电压信号是非常常见的。
处理这些信号能够帮助工程师们更好地了解电路的性能和行为。
本文将介绍电流和电压信号的一些基本概念和处理方法。
一、电流信号处理1. 传感器的基本原理电流传感器主要用于测量电路中的电流。
在许多应用中，电流的测量是必要的，例如在能源管理，电力工程和工业自动化中。
电流传感器的基本原理是通过感应电流的磁场作用来测量电流。
其中的核心是一个铁芯，它可以被安装在电路中并沿着被测电流的路径旋转。
2. 电流传感器的输出信号电流传感器的输出信号是一个电压信号，其大小是与被测电流的大小成比例的。
这个比例因素可以根据传感器的规格和特性来计算。
这个输出信号可以被传送到一个高增益放大器或者ADC来进行数字信号处理。
3.电流信号的滤波在处理电流信号的时候，一些干扰信号可能会在测量值中产生误差。
一种常见的处理方法是通过滤波将这些干扰信号从输出信号中移除。
常用的滤波方法有低通滤波器和带通滤波器。
4. 电流信号的采样在数字信号处理中，我们需要对电流信号进行采样。
采样频率应足够高以保证信号可以被准确重现。
采样频率应根据被测信号的频率和波形来确定。
二、电压信号处理1. 基础电路测量原理测量电路中的电压是许多电气工程中的基本任务。
我们需要使用正确的电压表和电压检测器来进行测量。
电压信号可以被散布于整个电路中，因此我们需要了解如何在正确的位置采集信号以得到准确的测量值。
2. 电压传感器的输出信号电压传感器的输出信号也是一个电压信号，通常在一定范围内变化。
该输出信号可能不够强大，需要通过高增益放大器进行放大，以使得它可以被进一步处理。
如果我们需要进行数字信号处理，那么该信号也需进行采样和适当的滤波。
3. 电压信号频率的确定电压信号的频率可以用于确定所观测到的信号的特征。
如果信号具有周期性，那么我们可以很容易地确定它的频率。
传感器与检测技术重点及题目答案
传感器与检测技术重点及题⽬答案复试传感器与⾃动检测技术知识点总结⼀、填空题（每题3分）1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产⽣可⽤信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。
2、⾦属材料的应变效应是指⾦属材料在受到外⼒作⽤时，产⽣机械变形，导致其阻值发⽣变化的现象叫⾦属材料的应变效应。
3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应⼒作⽤后，其电阻率发⽣明显变化，这种现象称为压阻效应。
4、⾦属丝应变⽚和半导体应变⽚⽐较其相同点是它们都是在外界⼒作⽤下产⽣机械变形，从⽽导致材料的电阻发⽣变化。
5、⾦属丝应变⽚和半导体应变⽚⽐较其不同点是⾦属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；⽽半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，⽽机械形变为辅。
6、⾦属应变⽚的灵敏度系数是指⾦属应变⽚单位应变引起的应变⽚电阻的相对变化叫⾦属应变⽚的灵敏度系数。
7、固体受到作⽤⼒后电阻率要发⽣变化，这种现象称压阻效应。
8、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器。
9、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器。
10、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
11、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
12、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
13、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
电流传感器的输出信号
电流传感器的输出信号
霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应原理。
在测量交变电流的大电压时,为能够安全测量而在火线和地线之间并联一个变压器(接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电压表,由于输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数,因此输出电压小于输入电压,电压互感器就是降压变压器. 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。
电磁感应式多用于 220kV 及以下各种电压等级。
电容分压式一般用于110kV以上的电力系统,330～765kV 超高压电力系统应用较多。
电压互感器按用途又分为测量用和保护用两类。
对前者的主要技术要求是保证必要的准确度；对后者可能有某些特殊要求，如要求有第三个绕组，铁心中有零序磁通等。
电磁感应式电压互感器其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。
特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。
电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。
为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。
测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用,也可以用两台接成V-V形作三相使用。
实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。
供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。
三相的第三线圈接成开口三角形。
电流传感器的组成
电流传感器的组成电流传感器是一种用于检测和测量电流的装置，通常由多个组件组成。
这些组件共同工作，以确保传感器准确地测量电流，并将其转换为可供其他设备或系统使用的信号。
电流传感器的主要组成部分包括电流感应元件、信号处理电路和输出接口。
电流感应元件是电流传感器的核心组件，它负责感应电流的存在和强度。
常见的电流感应元件有霍尔效应传感器、磁阻传感器和电感传感器。
这些传感器根据不同的原理，通过感应电流产生的磁场来测量电流的强度。
例如，霍尔效应传感器利用电流通过导线时产生的磁场，使霍尔元件内的霍尔电压发生变化，从而测量电流。
信号处理电路是电流传感器中的重要组成部分，它负责将感应到的电流信号进行放大、滤波和线性化处理，以确保输出信号的准确性和稳定性。
信号处理电路通常包括运算放大器、滤波器和线性化电路等。
运算放大器负责放大电流信号，以便后续处理；滤波器则用于滤除噪声和干扰，以保证输出信号的纯净性；线性化电路则用于将非线性电流信号转换为线性输出信号，以提高测量的准确性。
输出接口是电流传感器将测量到的电流信号输出给其他设备或系统的接口。
常见的输出接口包括模拟输出和数字输出。
模拟输出通常是将电流信号转换为电压信号，通过电压输出端口输出给其他设备。
数字输出则将电流信号转换为数字信号，通过数字接口（如I2C、SPI或UART）输出给其他设备或系统。
输出接口的选择取决于具体应用场景和需要。
除了以上主要组成部分，电流传感器还可能包括供电电路、校准电路和保护电路等辅助组件。
供电电路负责为传感器提供工作所需的电源；校准电路用于校准传感器的输出，以提高测量的准确性；保护电路则用于保护传感器免受过电流、过压和短路等异常情况的损害。
电流传感器的组成主要包括电流感应元件、信号处理电路和输出接口。
这些组件共同协作，确保传感器能够准确测量电流，并将其输出给其他设备或系统使用。
在实际应用中，还可能包括供电电路、校准电路和保护电路等辅助组件，以满足特定的需求和要求。
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传感器电流输出信号的处理
电流信号在传输中具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，被广泛应用。
目前，传感器24V供电、4-20mA 电流输出，已经成为一种工业标准。
传感器的电流输出方式有两线制（传感器用两根导线对外连接）、三
线制（传感器用三根导线对外连接）、四线制（传感器用四根导线对外接）。
它们具有各自的特点，如果使用不当，会影响其功能，甚至不能正常工作。
本文对它们的原理作出一些介绍，以便用户对传感器作出
正确地选型和使用。
(关键词传输; 两线制；三线制；四线制)
1传输原理及技术指标
1.1 传输原理
1.1.1 终端连接
对于电流输出的传感器,在终端要把它变换成电压信号才能使用。
如图1所示。
在图中1中Rr为负载电阻,它的大小决定转换成电压的大小,通常取值250Ω,把传感器输出的4-20mA电流转换成对应的1-5V电压。
在实际使用中，测控设备也有内阻，多少会产生一些分流。
因此，Is不是完全流经Rr。
一般情况下，测控设备的内阻都很大，几乎不产生分流，Rr可按常规取值。
在个别测控设备内阻较小的情况下，可适当提高Rr的取值，以达到转换相应电压的要求。
有些终端模块有电流输入接口（转换电阻Rr在模块内部）。
使用时，可把电流信号直接接入模块。
如图2所示。
由上所述,在电流传输的终端接法中，有外置电阻和内置电阻两种接法。
在以后解说中，如无特殊说明，均以外置电阻为例。
1.1.2 与电压输出传感器的比较
图3和图4是电流输出传感器和电压输出传感器的应用原理图。
图中的传感头和变送器合称为传感器。
由两图相比可以看出，电流输出的传感器在变送器内部多一个电压-电流转换器，在接收终端多了一个电流-电压转换器。
这么做主要是为了把电压传输变为电流传输。
因为电流传输比电压传输有很多优点。
下面对电流传输和电压传输作出分析。
电压输出的传感器和三线制电流输出的传感器可以共同建立图5的传输电路模型。
图中:
Ro-传感器输出内阻
Rs-输出导线电阻
Rr-负载电阻
Rd-地线电阻
Uo-传感器输出电压
Us-Rs上的压降
Ur-Rr上的压降
Ud-Rd上的压降
Ig-传感器的工作电流
Is-传感器的输出电流
可以看出Ur就是检测设备获取的电压,根据回路原理可以建立公式(1)。
下面就根据图5和公式（1）来分析电压和电流的传输特性。
Ur=Uo-Us+Ud (1)
对于电压输出的传感器,内阻Ro为零，这时把Uo看作一个恒压源。
公式(1)中的Us项对输出电压产生衰减,这种衰减与电压信号成正比,是一种灵敏度干扰,如图6所示。
公式(1)中的Ud项与传感器的工作电流Ig有关，在传感器的全量程内Ig 几乎不变，而且当传感器内部有震荡电路时，Ig还含有交流分量。
因此，Ud对输出电压产生的是一种具有交流分量的零点干扰,如图7所示。
由此可见，电压输出的传感器在传输中有灵敏度干扰和零点干扰。
对于电流输出的传感器，内阻Ro为无穷大，把Uo看作一个恒流源。
这时Ur等于Is*Rr。
也就是说，Ur只与传感器的输出电流和负载电阻有关,而与其它因素无关。
对于恒流源来说，Uo是随着外界的变动而变化的。
对于公式（1）中的Us产生衰减时，Uo会提高一个同样的Us值进行抵消而保持公式（1）成立。
同理对Ud项也是如此。
由此可见，电流输出的传感器在传输中没有灵敏度和零点干扰，具有很高的稳定性。