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第6章

傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)電子工業(yè)出版社6.1電橋電路6.1.1直流電橋6.1電橋電路6.1電橋電路2.等臂雙臂工作電橋6.1電橋電路3.等臂全橋工作電橋根據(jù)電橋的加減速特性可知,組成等臂全橋測(cè)量電路,靈敏度最高,輸出電壓最大。直流電橋后續(xù)的放大電路可采用差動(dòng)輸入的運(yùn)算放大器,對(duì)精度要求高的可選用測(cè)量放大器,具體可參照6.2.2節(jié)。6.1電橋電路例6.1

采用阻值350、靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為350的固定電阻組成電橋供橋電壓為8V,并假定負(fù)載電阻無(wú)窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?000μ時(shí),試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋及全橋工作時(shí)的輸出電壓。6.1電橋電路2.電阻交流電橋6.1電橋電路3.電感電橋6.1電橋電路4.電容電橋6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.1運(yùn)算放大器1.反相放大器2.同相放大器6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.2測(cè)量放大器1.測(cè)量放大器的結(jié)構(gòu)與特性6.2信號(hào)的放大與隔離2.測(cè)量放大器集成電路6.2信號(hào)的放大與隔離(2)護(hù)衛(wèi)(Guard)端的連接。當(dāng)測(cè)量放大器通過電纜與信號(hào)源連接時(shí),電纜的屏蔽層應(yīng)連接測(cè)量放大器的護(hù)衛(wèi)端。如果電纜的屏蔽層不接護(hù)衛(wèi)端而接地,如圖6.2信號(hào)的放大與隔離(3)R端、S端的連接。測(cè)量放大器通常設(shè)有R端和S端,如圖6.2信號(hào)的放大與隔離AD612與測(cè)量電橋連接如圖6.2信號(hào)的放大與隔離2.增益電阻切換型這種放大器是采用可編程控制的多路開關(guān)來(lái)切換放大器中決定增益的電阻,以此改變放大器的增益。6.2信號(hào)的放大與隔離6.2.4隔離放大器在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中,人們希望在輸入通道中把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器輸出的模擬信號(hào)與檢測(cè)系統(tǒng)的后續(xù)電路隔離開來(lái),即無(wú)電的聯(lián)系,這樣可以避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)送出的模擬信號(hào)帶來(lái)的共模電壓及各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。解決模擬信號(hào)的隔離問題要比解決數(shù)字信號(hào)的隔離問題困難得多。目前,對(duì)于模擬信號(hào)的隔離廣泛采用隔離放大器。6.2信號(hào)的放大與隔離1.AD277型雙隔離式放大器6.2信號(hào)的放大與隔離2.AD210型三隔離式放大器6.3信號(hào)的變換6.3.1電壓與電流轉(zhuǎn)換1.電壓轉(zhuǎn)換為電流(V/I轉(zhuǎn)換器)若要求Vimax<30mV,可在14、15腳間跨接以下電阻:若要求30mV<Vimax<60mV,可在15、16腳間跨接以下電阻:6.2信號(hào)的放大與隔離下圖是微機(jī)皮帶秤的信號(hào)變送與轉(zhuǎn)換電路圖,圖中左下角R01~R04為電阻應(yīng)變式稱重傳感器連接成的電橋,電橋電源電壓U24由基準(zhǔn)電壓源和輔助放大器提供,U24為:6.2信號(hào)的放大與隔離6.3.2電壓與頻率的相互轉(zhuǎn)換LM31系列用做V/F轉(zhuǎn)換時(shí)的簡(jiǎn)化功能框圖如圖6.2信號(hào)的放大與隔離當(dāng)開關(guān)K斷開后,CL通過RL放電,使VC下降。當(dāng)放電過程持續(xù)T1時(shí)間,VC下降到小于Vi時(shí),輸入比較器再次啟動(dòng)單脈沖定時(shí)器又產(chǎn)生一個(gè)寬tos的脈沖,開關(guān)K再次閉合,CL再次充電,如此循環(huán),3腳輸入脈寬為tos,周期為T的方波。頻率fout的大小為:6.2信號(hào)的放大與隔離LM331用作V/F轉(zhuǎn)換6.2信號(hào)的放大與隔離所示是由LM331構(gòu)成的F/V轉(zhuǎn)換電路,輸入頻率fIN脈沖的每個(gè)下降沿引起輸入比較器觸發(fā)單脈沖定時(shí)電路,產(chǎn)生一個(gè)固定寬度為tos的脈沖,在tos期間,電流源Is在RL上產(chǎn)生電壓,在無(wú)CL情況下,

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