传感器接口电路
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10.2 传感器信号检测电路
因此可以把电桥的输出端看成是开路，电路不受负载电阻的
影响。在电桥的另一对角线接点上加有直流电压U：电桥的 输出电压可由下式给出，即
U out
U (R2 R4 R1R3 ) (R1 R4 )(R2 R3 )
电桥的平衡条件为
(10-1)
R2 R4 R1R3 当电桥平衡时，输出电压为零。
10.2.1 检测电路的形式
有许多非电量检测技术要求对被测量与某一定值的判断进行 比较，当达到确定值时，检测系统应输出控制信号。在这种 情况下，大多使用开关型传感器，利用其开关功能，直接控 制元件使用。使用开关型传感器的检测电路比较简单，可以 直接用传感器输出的开关信号驱动控制电路和报警电路工作。
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10.2 传感器信号检测电路
2. 电桥电路 电桥电路是传感器检测电路中经常使用的电路，主要用来把
传感器的电阻、电容、电感等参数转换为电压或电流，根据 电桥供电电源的不同，电桥可分为直流电桥和交流电桥。直 流电桥主要用于电阻式传感器。例如，热敏电阻、电位器等； 交流电桥主要用于电容式传感器和电感式传感器。电阻应变 片传感器大都采用交流电桥，这是因为应变片电桥输出信号 微弱需经放大器进行放大，而使用直流放大器容易产生零点 漂移。此外，应变片与桥路之间采用电缆连接，其引线分布 电容的影响不可忽略，使用交流电桥会消除这些 影响。 (1) 直流电桥 直流电桥的基本电路，如图10-1所示。它是由直流电源供电 的路电的桥一电对路角， 线电 是阻 输出R1、端R，2、一R般3和接R有4构高成输桥入式阻电抗路的的放桥大臂器。，桥
到测量电路时，产生较大的信号衰减。 传感器的输出信号的动态范围很宽。输出信号随着输入物理
量的变化而变化，但不一定是线性比例关系。
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10.1 传感器输出信号的特点和处理 方法
10.1.2 输出信号的处理方法
根据传感器输出信号的特点，采取不同的信号处理方法来提 高测量系统的测量精度和线性度，这正是传感器信号处理的 主要目的。传感器在测量过程中常掺杂许多噪声信号，它会 直接影响测量系统的精度。因此，抑制噪声也是传感器信号 处理的重要内容。
半导体管阻抗匹配器，实际上是一个半导体管共集电极电路， 又称为射极输出器。射极输出器的输出相位与输入相位相同， 其电压放大倍数小于1，电流放大倍数从几十到几百倍。当发
射射极极电输阻出为器的Re时输，入射阻极抗输高出，器输的出输阻入抗阻低抗，带负载Rin能。力因R强e此，，常
用来做阻抗变换电路和前后级隔离电路。 半导体管阻抗匹配器虽然有较高的输入阻抗，但由于受偏置
10.2.2 常用电路
1. 阻抗匹配器 传感器输出阻抗都比较高，为防止信号的衰减，常常采用高
输入阻抗低输出阻抗的阻抗匹配器作为传感器输入到测量系 统的前置电路。常见的阻抗匹配器有半导体管阻抗匹配器、 场效应晶体管阻抗匹配器及运算放大器阻抗匹配器。
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10.2 传感器信号检测电路
由于传感器种类繁多，传感器输出信号形式也是各式各样的。 例如，尽管同是温度传感器，热电偶随温度变化输出的是不 同的电压，热敏电阻随温度变化使电阻发生变化，而双金属 温度传感器则随温度变化输出开关信号如表10-1。
传感器输出信号的特点： 传感器的输出信号一般都比较微弱。有的传感器的输出电压
最小只有0.1µV。 传感器的输出阻抗都比较高。这样会使传感器输出信号输入
(10-2)
当时电，桥电桥4个的臂平的衡电被阻打发破生，变电化桥而此产时生的增输量出电R1压、为R2、R3、 R4
U out
R1R4U (R1 R4 )2
( R4 R4
R3 R3
R2 R2
R1 ) R1
(10-3)
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10.2 传感器信号检测电路
定值判断的检测系统中，由于检测对象的原因，也常使用具 有模拟信号输出的传感器。在这种情况下，往往要先由检测 电路进行信号的预处理，再放大，然后用比较器将传感器输 出信号与设置的比较电平相比较。当传感器输出信号达到设 置的比较电平时，比较器输出状态发生变化，由原来的低电 平转为高电平输出，驱动控制电路及报警电路工作。
第10章 传感器接口电路
10.1 传感器输出信号的特点和处理方法 10.2 传感器信号检测电路 10.3 传感器与微型计算机的连接 10.4 传感器接口电路应用实例
10.1 传感器输出信号的特点和处理 方法
10.1.1 输出信号的特点
要对传感器的输出信号进行处理，必须了解传感器输出信号 的特点才能选择合适的处理方案。
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10.2 传感器信号检测电路
当检测系统要获得某一范围的连续信息时，必须使用模拟信 号输出型传感器。传感器输出信号经接口电路预处理后，再 经放大器放大，然后由数字式电压表将检测结果直接显示出 来。数字式电压表一般由A/D转换器、译码器、驱动器及数 字显示器组成。这种检测电路以数字读数的形式显示出被测 物理量，例如，温度、水分、转速及位移量等。接口电路则 根据传感器输出信号特点进行选择。
电阻和本身基极及集电极间电阻的影响，不可能获得很高的 输入阻抗，仍然无法满足一些传感器的要求。 场效应晶体管是一种电平驱动元件，栅源极间电流很小，其 输入阻抗可高达以上，可作为阻抗匹配器。场效应晶体管阻 抗匹配器结构简单、体积小，因此常用做前置级的阻抗变换 器。场效应晶体管阻抗匹配器有时还直接安装在传感器内， 以减少外界的干扰，在电容式传感器、压电式传感器等容性 传感器中，得到了广泛的应用。 除此以外，还可以使用运算放大器做成阻抗匹配器。
传感器输出信号的处理主要由传感器接口电路完成。因此， 传感器接口电路应具有一定的信号预处理功能，经预处理后 的信号，应成为可供测量、控制及便于向微型计算机输入的 信号形式。接口电路对不同的传感器是不同的，其典型的应 用接口电路如表10-2所示。
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10.2 传感器信号检测电路
完成传感器输出信号处理的各种接口电路统称为传感器检测 电路。
10.2 传感器信号检测电路
因此可以把电桥的输出端看成是开路，电路不受负载电阻的
影响。在电桥的另一对角线接点上加有直流电压U：电桥的 输出电压可由下式给出，即
U out
U (R2 R4 R1R3 ) (R1 R4 )(R2 R3 )
电桥的平衡条件为
(10-1)
R2 R4 R1R3 当电桥平衡时，输出电压为零。
10.2.1 检测电路的形式
有许多非电量检测技术要求对被测量与某一定值的判断进行 比较，当达到确定值时，检测系统应输出控制信号。在这种 情况下，大多使用开关型传感器，利用其开关功能，直接控 制元件使用。使用开关型传感器的检测电路比较简单，可以 直接用传感器输出的开关信号驱动控制电路和报警电路工作。
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10.2 传感器信号检测电路
2. 电桥电路 电桥电路是传感器检测电路中经常使用的电路，主要用来把
传感器的电阻、电容、电感等参数转换为电压或电流，根据 电桥供电电源的不同，电桥可分为直流电桥和交流电桥。直 流电桥主要用于电阻式传感器。例如，热敏电阻、电位器等； 交流电桥主要用于电容式传感器和电感式传感器。电阻应变 片传感器大都采用交流电桥，这是因为应变片电桥输出信号 微弱需经放大器进行放大，而使用直流放大器容易产生零点 漂移。此外，应变片与桥路之间采用电缆连接，其引线分布 电容的影响不可忽略，使用交流电桥会消除这些 影响。 (1) 直流电桥 直流电桥的基本电路，如图10-1所示。它是由直流电源供电 的路电的桥一电对路角， 线电 是阻 输出R1、端R，2、一R般3和接R有4构高成输桥入式阻电抗路的的放桥大臂器。，桥
到测量电路时，产生较大的信号衰减。 传感器的输出信号的动态范围很宽。输出信号随着输入物理
量的变化而变化，但不一定是线性比例关系。
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10.1 传感器输出信号的特点和处理 方法
10.1.2 输出信号的处理方法
根据传感器输出信号的特点，采取不同的信号处理方法来提 高测量系统的测量精度和线性度，这正是传感器信号处理的 主要目的。传感器在测量过程中常掺杂许多噪声信号，它会 直接影响测量系统的精度。因此，抑制噪声也是传感器信号 处理的重要内容。
半导体管阻抗匹配器，实际上是一个半导体管共集电极电路， 又称为射极输出器。射极输出器的输出相位与输入相位相同， 其电压放大倍数小于1，电流放大倍数从几十到几百倍。当发
射射极极电输阻出为器的Re时输，入射阻极抗输高出，器输的出输阻入抗阻低抗，带负载Rin能。力因R强e此，，常
用来做阻抗变换电路和前后级隔离电路。 半导体管阻抗匹配器虽然有较高的输入阻抗，但由于受偏置
10.2.2 常用电路
1. 阻抗匹配器 传感器输出阻抗都比较高，为防止信号的衰减，常常采用高
输入阻抗低输出阻抗的阻抗匹配器作为传感器输入到测量系 统的前置电路。常见的阻抗匹配器有半导体管阻抗匹配器、 场效应晶体管阻抗匹配器及运算放大器阻抗匹配器。
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10.2 传感器信号检测电路
由于传感器种类繁多，传感器输出信号形式也是各式各样的。 例如，尽管同是温度传感器，热电偶随温度变化输出的是不 同的电压，热敏电阻随温度变化使电阻发生变化，而双金属 温度传感器则随温度变化输出开关信号如表10-1。
传感器输出信号的特点： 传感器的输出信号一般都比较微弱。有的传感器的输出电压
最小只有0.1µV。 传感器的输出阻抗都比较高。这样会使传感器输出信号输入
(10-2)
当时电，桥电桥4个的臂平的衡电被阻打发破生，变电化桥而此产时生的增输量出电R1压、为R2、R3、 R4
U out
R1R4U (R1 R4 )2
( R4 R4
R3 R3
R2 R2
R1 ) R1
(10-3)
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10.2 传感器信号检测电路
定值判断的检测系统中，由于检测对象的原因，也常使用具 有模拟信号输出的传感器。在这种情况下，往往要先由检测 电路进行信号的预处理，再放大，然后用比较器将传感器输 出信号与设置的比较电平相比较。当传感器输出信号达到设 置的比较电平时，比较器输出状态发生变化，由原来的低电 平转为高电平输出，驱动控制电路及报警电路工作。
第10章 传感器接口电路
10.1 传感器输出信号的特点和处理方法 10.2 传感器信号检测电路 10.3 传感器与微型计算机的连接 10.4 传感器接口电路应用实例
10.1 传感器输出信号的特点和处理 方法
10.1.1 输出信号的特点
要对传感器的输出信号进行处理，必须了解传感器输出信号 的特点才能选择合适的处理方案。
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10.2 传感器信号检测电路
当检测系统要获得某一范围的连续信息时，必须使用模拟信 号输出型传感器。传感器输出信号经接口电路预处理后，再 经放大器放大，然后由数字式电压表将检测结果直接显示出 来。数字式电压表一般由A/D转换器、译码器、驱动器及数 字显示器组成。这种检测电路以数字读数的形式显示出被测 物理量，例如，温度、水分、转速及位移量等。接口电路则 根据传感器输出信号特点进行选择。
电阻和本身基极及集电极间电阻的影响，不可能获得很高的 输入阻抗，仍然无法满足一些传感器的要求。 场效应晶体管是一种电平驱动元件，栅源极间电流很小，其 输入阻抗可高达以上，可作为阻抗匹配器。场效应晶体管阻 抗匹配器结构简单、体积小，因此常用做前置级的阻抗变换 器。场效应晶体管阻抗匹配器有时还直接安装在传感器内， 以减少外界的干扰，在电容式传感器、压电式传感器等容性 传感器中，得到了广泛的应用。 除此以外，还可以使用运算放大器做成阻抗匹配器。
传感器输出信号的处理主要由传感器接口电路完成。因此， 传感器接口电路应具有一定的信号预处理功能，经预处理后 的信号，应成为可供测量、控制及便于向微型计算机输入的 信号形式。接口电路对不同的传感器是不同的，其典型的应 用接口电路如表10-2所示。
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完成传感器输出信号处理的各种接口电路统称为传感器检测 电路。