传感器信号处理与接口3

• 过载：2倍
• 防护等级：IP65
• 响应时间：10msec
•量程范围：
订货号：
• -30＂Hg-15Psi
PX61-3015
• 0-30Psi
PX61-30
• 0-60Psi
PX61-60
• 0-100Psi
PX61-100
• 0-160Psi
PX61-160
• 0-250Psi
PX61-250
（4）精度(Accuracy)
精度是反映系统误差和随机误差的综合误指差标 。 一般用方和根法或代数和法计算精度。用重复性、 线性度、迟滞三项的方和根或简单的代数和表示(但方 和根用得较多)的精度。
当一个传感器或传感器测量系统设计完成，并进
行实际定标以后，人们有时又以工业上仪表精度的定 义给出其精度。它是以测量范围中最大的绝对误差(测 量值与真实值的差和该仪表的测量范阐之比)来测量． 这种比值称为相对(于满量程的)百分误差。
去掉相对百分误差的“％”，称为仪表的精确度。它 划分成苦干等级，如0.1级,0.2级,0.5级,1,0级等等。
（5）灵敏度(Sensitivity)
灵敏度是传感器输出量增星与被测输入量增量之 比。线性传感器的灵敏度就是拟合直线的斜率。非线 性传感器的灵敏度不是常数，其表示式为：
（6）分辨力(Resolution)
灵敏度温度补偿的常用方法：
方法1：根据灵敏度与激励电源有关，当温度改变 时调整供电电源的方法来补偿。
举例：
方法2: 是调整桥路电阻的温度系数
• 方法3: 使接口电路的增益随温度变化 • 方法4: 利用数学算法进行温度补偿
第五节 传感器接口电路设计 设计依据： （１）敏感元件 （２）信号传输、处理、记录、显示和控制等要求
二、传感器接口电路设计实例 [例]设计一个数字温度计，测量范围0~100℃，精
度1.0 ℃以内，可以远.敏感元件的选择
2.放大器和偏置的选择
3.精度的考虑 1) AD590的电压稳定系数 2) AD590的非线性误差 3) R1的温度系数 4) AD580的温度系数 5) 电阻分压器的温度系数 6) 共模误差 7) AD521失调电压的温度系数 8) AD521偏流温度系数 9) AD521 增益温度系数 10) AD521非线性
三、动态响应特性
静态特性不考虑时间变动的因系。而动态特件是反 映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。在利用 传感器测量随时间变化的参数时，除了要注意义静态指 标以外，还要关心其动态性能指标。当传感器在测量动 态压力、振动、上升温度时，部离不开动态指标。
1.与阶跃响应有关的指标 2.与频率响应特性有关的指标
。
一、设计传感器接口电路需解决的问题 设计接口电路，首先要解决的问题： （1）测量的是何量? （2）选用的何敏感元件? （3）需要传感器输出是何形式？ 根据上述情况，选择、设计接口电路或系统。
需考虑的问题：(P69) （1）精、灵、稳，温度范围； （2）输出方式、能力； （3）敏感元件的误差源； （4）偏置和线性化方法； （5） 激励源； （6）功能扩展； （7）数学算法。
二、数字线性化 数字化之后,主要的
线性化技术包括存储器 和一些计算方法.
例： 构成： 1 R/V变换 2 A/D 3 地址锁存 4 EEPROM非线性校正 结论
(1) (2) 其他方法:
三、模拟线性化 1.无源线性化
特点: 方法：
1)湿敏无源线性化电路
多元线性化
2) 热敏电阻无源线形化 A热敏电阻与电阻的串联
B 热敏电阻与电 阻并联
• C 热敏电阻与电阻并 串联
2 有源线性化（P61)
3. 修改传感器桥路的线性化方法
•I
•Vi/2
第三节 温度补偿（Temperature Compensation) 温度补偿：
内容：零点温度补偿和灵敏度温度补偿 零点温度补偿补偿方法： （1）设定一个随温度变化的量，使它与传 感器零点输出随温度的变化相抵消。P80 （2）采用电阻串并联的方法。
• 0-500Psi
PX61-500
•压力传感器
•·0.5％精度
•·两线，4到20mA
•·强抗震动
•·坚固设计
•·氨及氟利昂版片
•型号：PX61
• 压力变送器测定液体及气体介质的压力并转换为电信号。PX61的特点是小巧，放大电路一体化，大输出信号及广泛的介
质兼容性。冷冻行业中有专用于氨（A）及氟利昂（F）的选择。温度适用范围宽，耐腐蚀性好，经济适用，0.5﹪精度。
•原理：
• 陶瓷膜敏感元件在压力作用下发生形变。这种机械变形经过DMS桥转换为电信号。放大电路转换电信号为4到20mA输出
。
•技术参数：
• 壳体材料：不锈钢
• 环境/介质温度：0－60℃ / 0－85℃
• 接口尺寸：1/4″NPT
• 供电电源：24VDC±10％
• 输出：两线，4到20mA
• 精度：0.5％
传感器信号处理与接口3
（３） 迟滞(Hysteriesis)
迟滞表明传感器在正(输入量增大)、反(输入量减 小)行程期间，输出—输入曲线不重合的程度。也就是 说，对应于同一大小的输入信号，传感器正、反行程 的输出信号大小不相等．迟滞反映了传感器的机械部 分和结构材料方面不可避免的弱点．迟滞的大小一般 由实验确定:
（8）稳定性（Stability） 一般指在时间上的稳定性。
A. 零点和灵敏度的长期稳定性 (Long Term Stability of Offset and Sensitivity )
B. 零点的温漂和灵敏度的温漂 temperature coefficient of zero temperature coefficient of sensitivity
第二节 线性化 一、线性化的概念
线形化：对于传感器，如果输出与输入非线性不太大 ，在输入量变化范围不大的条件下，可以用切线或割 线等直线近似代表实际曲线的一段，这称为线性化。 所采用的直线成为拟合曲线或工作直线。
分类： 无源性线化 有源线性化(按使用的元件) 数字线性化 模拟线性化(按线性化所处的阶段)
分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓 慢地增加时，只有在超过某一输入增量后输出才显示有 变化，这个输入增量称为传感器的分辨力。有时用该值 相对满量程输入值百分数表示，则称为分辨率。
（7）阈值 传感器在最小量程(通常是零输入)附近的分辨力。
当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时。只有在 达到了某一最小值后才测得出输出变化，这个最小值就 称为传感器的阂值。在规定阈值时．最先可测得的那个 输出变化往往难以确定。因此．为了改进阈值数据测定 的重复性，最好给输出变化规定一个确定的数值，在该 输出变化值下的相应输入就称为阈值.