传感器和信号调节课件
35页1、工业系统测量工业系统测量传感器与信号调理电路传感器与信号调理电路2023/9/16力的测量与差动放大2u如何测量你的体温?如何测量你的体温?包括:获取温度信号以及处理温度信号包括:获取温度信号以及处理温度信号u本讲我们将了解测量系统的组成,包括本讲我们将了解测量系统的组成,包括信号的获信号的获取取以及以及信号的预处理信号的预处理。另外,着重介绍在信号处。另外,着重介绍在信号处理中使用最多的器件:理中使用最多的器件:运算放大器运算放大器。引言引言温度测量系统温度测量系统温度温度电信号电信号符合要求符合要求的信号的信号2023/9/16西安交通大学工程训练中心3传感器传感器u传感器传感器定义定义:能感受某种信息(:能感受某种信息(被测量被测量),并按),并按一定规律一定规律将其转换成将其转换成可用信号可用信号的器件或装置;的器件或装置;p可用信号:某一定场合中便于传输和处理且可以使用可用信号:某一定场合中便于传输和处理且可以使用的信号,常是电量。的信号,常是电量。u传感器的传感器的本质本质:将被测量从一种:将被测量从一种能量能量形式形式转换转换成成另一种能量形式,并作为可用信号输出;另一种
2、能量形式,并作为可用信号输出;u狭义的传感器:被测量狭义的传感器:被测量电信号;电信号;u传感器是工业系统的感官,获取工业系统中的位传感器是工业系统的感官,获取工业系统中的位置、转速、温度、液位、压力等信息;置、转速、温度、液位、压力等信息;u对传感器的要求:对传感器的要求:线性度好线性度好、无滞环误差无滞环误差、特性特性稳定稳定、测量范围宽测量范围宽、响应迅速。响应迅速。被测量被测量可用信号可用信号物理量物理量化学量化学量生物学量生物学量2023/9/16西安交通大学工程训练中心4信号调理电路信号调理电路u问题:问题:传感器的输出信号往往传感器的输出信号往往很微弱很微弱,或,或波形不适当波形不适当,或,或信信号形式不适合号形式不适合,不能直接用于工业系统的状态显示和,不能直接用于工业系统的状态显示和控制。控制。u解决:电压放大、整形、电流电压转换、频率解决:电压放大、整形、电流电压转换、频率电压转换等;电压转换等;u信号调理电路:对传感器的输出信号施行一定信号调理电路:对传感器的输出信号施行一定预预处理处理的装置,使信号适于显示或控制。的装置,使信号适于显示或控制。主要技术:电子技术
3、主要技术:电子技术运算放大器运算放大器u测量同一被测量:不同的测量方法测量同一被测量:不同的测量方法不同的传感不同的传感器及相应的器及相应的信号调理电路。信号调理电路。u同一传感器可以用于不同的工业系统。同一传感器可以用于不同的工业系统。2023/9/16西安交通大学工程训练中心5直流电源直流电源测量系统测量系统典型测量系统的组成典型测量系统的组成现场现场物理量物理量可用可用信号信号信号发生器信号发生器示波器示波器控制装置控制装置万用表万用表2023/9/16西安交通大学工程训练中心6常用仪器在测量系统中的应用常用仪器在测量系统中的应用u信号发生器信号发生器:产生:产生标准信号标准信号(不同波形种类(不同波形种类、不、不同频率和幅值的同频率和幅值的信号);信号);调试和维修时,调试和维修时,模拟传感器的输出信号模拟传感器的输出信号u示波器示波器:测量并显示电路中不同点的信号;:测量并显示电路中不同点的信号;u直流电源直流电源:为系统各部分供电;:为系统各部分供电;u万用表万用表:最方便的检测仪器:最方便的检测仪器可测量电压、电流、电阻、电容、电感、温度可测量电压、电流、电阻、电容、电感
4、、温度2023/9/16西安交通大学工程训练中心7集成运算放大器集成运算放大器u集成运算放大器是一种集成运算放大器是一种高放大倍数高放大倍数的直接耦合放的直接耦合放大器件;大器件;u完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、信号处理(滤波、数、反对数、平方、开方等)、信号处理(滤波、调制等)以及波形的产生和变换等功能;调制等)以及波形的产生和变换等功能;u由于集成运放具有性能稳定、可靠性高、寿命长、由于集成运放具有性能稳定、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻、耗电量少等优点,得到了广泛体积小、重量轻、耗电量少等优点,得到了广泛的应用;的应用;u注意:集成运算放大器是一个有源器件。注意:集成运算放大器是一个有源器件。2023/9/16西安交通大学工程训练中心8运算放大器运算放大器u运算放大器的符号以及常见的运算放大器:运算放大器的符号以及常见的运算放大器:管脚起始管脚起始朝左朝左管脚序号逆时针方向增长!管脚序号逆时针方向增长!OP07LM324_+2023/9/16西安交通大学工程训练中心9运算放大器运算放大器u运算放大
5、器简称为运放;运算放大器简称为运放;u运放有两个输入端:运放有两个输入端:p同相输入端同相输入端p反相输入端反相输入端p有单端和差动两种输入方式有单端和差动两种输入方式u一个输出端;一个输出端;2023/9/16西安交通大学工程训练中心10运算放大器运算放大器u“放大放大”的含义及工作特性曲线的含义及工作特性曲线0ViVoE+E-正向饱和正向饱和反向截止反向截止线性放大区线性放大区“放大放大”的含义的含义运放的工作特性曲线运放的工作特性曲线Vo(E-,E+)2023/9/16西安交通大学工程训练中心11理想运算放大器理想运算放大器A很大,很大,1000以上以上ri很大,兆欧以上很大,兆欧以上ro很小,可以忽略很小,可以忽略Vo有限,电源电压范围内有限,电源电压范围内Ariro0Vo(E-,E+)V+=V-Ii=0虚通虚通虚短虚短虚断虚断考虑电压考虑电压考虑电流考虑电流理想运放是一个理想运放是一个高增益、高输入电阻、低输出电阻高增益、高输入电阻、低输出电阻的器件。的器件。1反相输入端反相输入端ri_+ro_ AVi+122同相输入端同相输入端32023/9/16西安交通大学工程训练中心1
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