《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課件-項(xiàng)目九 檢測(cè)技術(shù)

項(xiàng)目九檢測(cè)技術(shù)知識(shí)目標(biāo)

了解信號(hào)處理與變換的目的、基本的方法；掌握測(cè)量放大器、可編程放大器、隔離放大器等幾種典型的信號(hào)的放大和隔離電路，了解其集成芯片；了解幅值和頻率調(diào)制與解調(diào)的基本原理；了解數(shù)／模和模／數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)；了解電子測(cè)量裝置的兩種干擾形式；掌握常用的抗干擾措施；了解檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用。

技能目標(biāo)

能根據(jù)實(shí)際要求傳感器輸出信號(hào)的特性、工作方式及系統(tǒng)要求對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和轉(zhuǎn)換，會(huì)采取一定的抗干擾措施。任務(wù)一信號(hào)處理與變換

在檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器所感知、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳遞的信息表現(xiàn)為不同形式的電信號(hào)。其電信號(hào)的形式多為電荷、電壓、電流、頻率等。其中以電壓輸出型為最多，在電荷、電流輸出和頻率輸出傳感器當(dāng)中，除了少數(shù)直接利用其電流或頻率輸出信號(hào)外，大多數(shù)是分別配以電荷放大器、電流一電壓變換器或頻率一電壓轉(zhuǎn)換器，從而將它們轉(zhuǎn)換成電壓輸出型傳感器。信號(hào)需要處理的原因：（1）傳感器的輸出信號(hào)一般比較微弱（mV、μV級(jí)），有的傳感器輸出電壓僅有0.1μV，信號(hào)很容易被周圍環(huán)境和系統(tǒng)本身所產(chǎn)生的噪聲所掩沒；（2）傳感器的輸出阻抗都比較高，當(dāng)其輸出信號(hào)接到測(cè)量電路時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的衰減。知識(shí)準(zhǔn)備

信號(hào)處理與變換方法：微弱信號(hào)的放大、濾波、隔離、標(biāo)準(zhǔn)化輸出、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正、模一數(shù)轉(zhuǎn)換等。下面介紹信號(hào)的放大和隔離、信號(hào)的變換等比較重要的處理技術(shù)。1.信號(hào)的放大與隔離隨著集成電路的發(fā)展，目前傳感器的信號(hào)放大越來越多地采用集成運(yùn)算放大器，由于其輸入阻抗高，可靠性高，價(jià)格便宜，維護(hù)方便，因而得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)出各種專用或通用運(yùn)算放大器以滿足高精度檢測(cè)系統(tǒng)的需要，其中有運(yùn)算放大器、測(cè)量放大器、可編程放大器、隔離放大器等。這里主要介紹幾種典型的傳感器信號(hào)放大器。1）測(cè)量放大器在許多檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的信號(hào)往往較弱，傳感器的工作環(huán)境也往往比較惡劣，在傳感器的兩個(gè)輸出端上經(jīng)常產(chǎn)生較大的共模干擾信號(hào)，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，這種放大器即測(cè)量放大器，又稱儀用放大器、數(shù)據(jù)放大器，它廣泛用于傳感器的信號(hào)放大，特別是微弱信號(hào)及具有較大共模干擾的場(chǎng)合。圖9-1測(cè)量放大器由圖可得測(cè)量放大器的放大倍數(shù)為：

目前，已有很多高性能的專門單片測(cè)量放大器芯片，主要有AD521、AD522、HG6101等。下面我們就具體介紹一下AD521、AD522集成測(cè)量放大器特點(diǎn)及應(yīng)用。①AD521放大倍數(shù)按下式計(jì)算：圖9-2AD521的管腳圖9-3AD521基本聯(lián)接方法

放大倍數(shù)可在0.1到1000的范圍內(nèi)調(diào)整，選用RS=100KΩ15%的電阻可得到比較穩(wěn)定的放大倍數(shù)。在使用AD521時(shí)，特別注意偏置電流提供回路。為此，輸入端（1）或（3）必須與電源的地構(gòu)成加路。可以與地直接相連，也可以通過電阻相連。②AD522

AD522是AD公司推出的高精度數(shù)據(jù)采集放大器，利用它可在惡劣工作環(huán)境下獲得高精度數(shù)據(jù)。AD522具有如下特性：低漂移；非線性低；高共模抑制比；低噪聲；單電阻可編程增益；具有輸出參考端及遠(yuǎn)程補(bǔ)償端；可進(jìn)行內(nèi)部補(bǔ)償；除增益電阻外，不需其它外圍器件；可調(diào)整偏移、增益和共模抑制比。

圖9-4AD522的引腳排列

AD522的一個(gè)主要特點(diǎn)是有數(shù)據(jù)防護(hù)端，用于提高交流輸入時(shí)的共模抑制比。對(duì)遠(yuǎn)處傳感器送來的信號(hào)，通常采用屏蔽電纜傳送到測(cè)量放大器，電纜線上分布參量RC會(huì)使其產(chǎn)生相移，當(dāng)出現(xiàn)交流共模信號(hào)時(shí)，這些相移將使共模抑制比降低。2）程控增益放大器①AD526圖9-5變反饋電阻的增益放大器電路圖9-6AD526的內(nèi)部功能圖

當(dāng)向控制邏輯輸入適當(dāng)?shù)脑鲆婢幋a時(shí),就可以選擇所設(shè)計(jì)的增益?？刂七壿嫿油‵ET開關(guān),使增益網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)分支接通放大器的反相輸入端。在這個(gè)過程中,增益開關(guān)導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的誤差可以忽略,這是由于放大器輸入偏置電流極低(150μA)的原因。

②AD524圖9-7AD524結(jié)構(gòu)原理圖

AD524即是常用的一種集成可編程增益控制測(cè)量放大器。其特點(diǎn)是具有低失調(diào)電壓（50mV），低失調(diào)電壓漂移（0.5μV/℃），低噪聲（0.3μV（p-p），0.1～10Hz），低非線性（0.003％，增益為1時(shí)），高共模抑制比（120dB，增益為1000時(shí)），增益帶寬為25MHz，具有輸入保護(hù)等；從其結(jié)構(gòu)圖可知，對(duì)于1，10，100和1000倍的整數(shù)倍增益，無需外接電阻即可實(shí)現(xiàn)，在具體使用時(shí)只需一個(gè)模擬開關(guān)來控制即可達(dá)到目的；對(duì)于其他倍數(shù)

的增益控制，也可用一般的改變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)電阻Rs的方法來實(shí)現(xiàn)，同樣也可用改變反饋電阻與D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)合、甚至改變其參考端電壓的方法來實(shí)現(xiàn)程控增益。

圖9-7AD524結(jié)構(gòu)原理圖③LH0084圖9-8LH0084結(jié)構(gòu)原理圖3）隔離放大器在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，一般希望工業(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，這樣可以避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)送出的模擬信號(hào)帶來的共模電壓及各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。隔離放大器是指對(duì)輸入、輸出和電源在電流和電阻彼此隔離使之沒有直接耦合的測(cè)量放大器。

隔離放大器具有以下特點(diǎn)：能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的損壞；泄漏電流低，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路；共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。

隔離放大器按原理分有兩種類型：一、是按變壓器耦合的方式，具有較高的線性度和隔離性能，但是帶寬一般在lkHz以下；

二、是利用光電耦合的方式，可獲得10kHz帶寬，但其隔離性能不如變壓器耦合

。圖9-9284型隔離放大器電路結(jié)構(gòu)圖

2.調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：就是利用緩變信號(hào)來控制、調(diào)節(jié)高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或者相位），使其按緩變信號(hào)的規(guī)律變化。低頻信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，高頻信號(hào)稱為載波信號(hào)，而調(diào)制出來的信號(hào)稱為已調(diào)制波。解調(diào)：是從已調(diào)制波中不失真地恢復(fù)原有的低頻調(diào)制信號(hào)的過程。

若載波信號(hào)是諧波信號(hào)調(diào)制可分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種；若載波信號(hào)是方波則調(diào)制可分為脈寬、脈幅、脈相三種。1）幅值調(diào)制與解調(diào)①調(diào)幅調(diào)幅過程就是將調(diào)制信號(hào)與載波相乘，使載波的幅值隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化。圖9-10正弦幅值調(diào)制②解調(diào)圖9-11同步解調(diào)原理框圖同步解調(diào)：解調(diào)過程中，所乘的信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率和相位

。整流檢波：對(duì)調(diào)幅波進(jìn)行整流（半波或全波整流）和低通濾波處理，就可復(fù)現(xiàn)原調(diào)制信號(hào)（若已疊加了直流分量，則須準(zhǔn)確地減去該直流分量）。相敏檢波：能根據(jù)調(diào)幅波和載波的相位差來判別調(diào)制信號(hào)極性的解調(diào)器，它適合對(duì)各種類型的調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)。

2）頻率調(diào)制與解調(diào)調(diào)頻的主要作用也是實(shí)現(xiàn)移頻，但調(diào)頻較之調(diào)幅主要的優(yōu)點(diǎn)是它的抗干擾能力較強(qiáng)。①頻率調(diào)制頻率調(diào)制是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波頻率的過程。頻率調(diào)制實(shí)現(xiàn)的方法主要是各種振蕩電路，例如LC振蕩器、電抗調(diào)制器、變?nèi)荻O管調(diào)制器、壓控振蕩器等。

圖9-12LC振蕩器②解調(diào)頻率調(diào)制后的解調(diào)電路常稱為鑒頻器，其作用是將已調(diào)頻波的頻率變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，恢復(fù)原被測(cè)信號(hào)的波形。圖9-13調(diào)頻波的幅值解調(diào)3.數(shù)／模和模／數(shù)轉(zhuǎn)換

傳感器輸出的信號(hào)大部分是模擬信號(hào)，但由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，在與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制技術(shù)相結(jié)合時(shí)，就要進(jìn)行模擬量向數(shù)字量或數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在這些轉(zhuǎn)換都已有專用的轉(zhuǎn)換器，并已集成化，具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、誤差小、功耗低等特點(diǎn)。1）模／數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)

A／D轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)模擬量—數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，按轉(zhuǎn)換原理可分為四種，即：計(jì)數(shù)式A／D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器和并行式A／D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分式和逐次逼近式。一、雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理：

將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（脈沖寬度信號(hào)）或頻率（脈沖頻率），然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。特點(diǎn)：1、優(yōu)點(diǎn)：用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率；

2、缺點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。適用場(chǎng)合：主要用于速度要求不高的場(chǎng)合。

二、逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器：工作原理：由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。特點(diǎn)：速度較高、功耗低，其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約在幾微秒到幾百微秒之間。圖9-14ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)①ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)②信號(hào)引腳圖9-15ADC0809引腳圖

2）數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬量，實(shí)現(xiàn)該功能的電路或器件稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，通常稱為D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。

圖9-16DAC0832引腳圖圖9-17DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖任務(wù)二抗干擾技術(shù)

傳感器或測(cè)量系統(tǒng)的工作環(huán)境往往十分復(fù)雜，存在大量的電磁信號(hào)，如電網(wǎng)的波動(dòng)、強(qiáng)電設(shè)備的啟停、高壓設(shè)備和開關(guān)的電磁輻射等，當(dāng)它們?cè)谙到y(tǒng)中產(chǎn)生電磁感應(yīng)和干擾沖擊時(shí)，往往就會(huì)擾亂系統(tǒng)的正常運(yùn)行，輕者造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，降低了系統(tǒng)的精度；嚴(yán)重者會(huì)引起測(cè)量系統(tǒng)不能正常工作或造成后續(xù)控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作，為使檢測(cè)系統(tǒng)正常、可靠工作，必須研究系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)。

知識(shí)準(zhǔn)備

干擾問題是檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用過程中必須考慮的重要問題。所謂干擾，就是指有用信號(hào)以外對(duì)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不良影響的內(nèi)部或外部因素的總稱。干擾的形成包括三個(gè)要素：干擾源、傳播途徑和接受載體。三個(gè)要素缺少任何一項(xiàng)干擾都不會(huì)產(chǎn)生。抗干擾技術(shù)就是針對(duì)三個(gè)要素的研究和處理。

干擾的來源（1）外部干擾空間電磁場(chǎng)的影響，包括輸電線路和電氣設(shè)備發(fā)出的電磁場(chǎng)，通信廣播發(fā)射的無線電波，雷電、火花放電、弧光放電和輝光放電等放電現(xiàn)象等；（2）內(nèi)部干擾主要由分布電容、分布電感等分布參數(shù)所引起的耦合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造成的電位差以及寄生振蕩引起的干擾；另外元器件產(chǎn)生的噪聲也屬于內(nèi)部干擾。

傳播途徑是指干擾信號(hào)的傳播路徑。電磁信號(hào)在空中直線傳播，并具有穿透性的傳播叫作輻射方式傳播；電磁信號(hào)借助導(dǎo)線傳入設(shè)備的傳播被稱為傳導(dǎo)方式傳播。傳播途徑是干擾擴(kuò)散和無所不在的主要原因。

接受載體是指受影響的設(shè)備的某個(gè)環(huán)節(jié)吸收了干擾信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)造成影響的電氣參數(shù)。接受載體不能感應(yīng)干擾信號(hào)或弱化干擾信號(hào)使其不被干擾影響就提高了抗干擾的能力。接受載體的接受過程又稱為耦合，耦合分為兩類，傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合是指電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)線或集總元件（如電容器、變壓器等）耦合至接受載體；輻射耦合指電磁干擾能量通過空間以電磁場(chǎng)形式耦合至接受載體。1.電子測(cè)量裝置的兩種干擾1）差模干擾差模干擾是使信號(hào)接收器的一個(gè)輸入端電位相對(duì)另一個(gè)輸入端電位發(fā)生變化，即疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)。產(chǎn)生差模干擾的原因有分布電容的靜電耦合、長線傳輸?shù)幕ジ?、空間電磁場(chǎng)引起的磁場(chǎng)耦合等。

圖9-18差模干擾等效電路圖

針對(duì)具體情況可以采用雙絞信號(hào)傳輸線、傳感器耦合端加濾波器、金屬隔離線、屏蔽等措施來消除差模干擾。2）共模干擾

共模干擾往往是指同時(shí)加載在各個(gè)信號(hào)接收器輸入信號(hào)接口端的共有的信號(hào)干擾。雖然它不直接影響結(jié)果，但是當(dāng)信號(hào)接收器的輸入電路參數(shù)不對(duì)稱時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

圖9-19共模干擾等效電路圖3）共模干擾抑制比檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)共模干擾的抑制能力可以用共模干擾抑制比來衡量，它是指作用于系統(tǒng)的共模干擾信號(hào)與使系統(tǒng)產(chǎn)生同樣輸出所需的差模信號(hào)之比。通常用對(duì)數(shù)形式表示：2.常用的抑制干擾措施（1）屏蔽技術(shù)屏蔽是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸?shù)募夹g(shù)措施。屏蔽的目的就是隔斷場(chǎng)的耦合通道。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，可分為靜電屏蔽、低頻磁場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽。

靜電屏蔽是為了消除或抑制由于電場(chǎng)耦合引起的干擾。通常用銅和鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬材料作屏蔽體，屏蔽體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量完整嚴(yán)密并保持良好的接地，使其內(nèi)部的電力線不外傳，同時(shí)外部的電場(chǎng)也不影響其內(nèi)部。使用靜電屏蔽技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意屏蔽體必須接地，否則雖然導(dǎo)體內(nèi)無電力線，但導(dǎo)體外仍有電力線，導(dǎo)體仍受到影響，起不到靜電屏蔽的作用。靜電屏蔽原理

有些筆記本在機(jī)殼內(nèi)部噴上一層金屬漆，來起到一定靜電屏蔽的作用

靜電屏蔽袋

磁場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于磁場(chǎng)耦合引起的干擾。低頻磁場(chǎng)屏蔽的原理是使絕大部分磁通量經(jīng)屏蔽體通過，所以對(duì)靜磁場(chǎng)及低頻交變磁場(chǎng)要采用坡莫合金之類高磁導(dǎo)率的材料做成屏蔽層，并保證磁路暢通，以便將干擾限制在磁阻很小的屏蔽體的內(nèi)部，起到抗干擾的作用，同時(shí)要有一定厚度，以減少磁阻。圖中A為一磁導(dǎo)率很大的軟磁材料（如坡莫合金或鐵鋁合金）做成的罩，放在外磁場(chǎng)中。由于罩的磁導(dǎo)率μ大得多，所以絕大部分磁場(chǎng)線從罩殼的壁內(nèi)通過，而罩殼內(nèi)的空腔中，磁感線是很少的。這就達(dá)到了磁屏蔽的目的。

電磁屏蔽是利用導(dǎo)電良好的金屬材料如銅、鋁等做出屏蔽層，利用高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生的渦流，再利用渦流磁場(chǎng)抵捎高頻干擾磁場(chǎng)的影響，從而達(dá)到抗高頻電磁場(chǎng)干擾的效果?？紤]到高頻趨膚效應(yīng)，高頻渦流僅在屏蔽層表面一層，因此屏蔽層的厚度只需考慮機(jī)械強(qiáng)度。將電磁屏蔽妥善接地后．其具有電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽兩種功能。（2）隔離隔離是指把干擾源與接收系統(tǒng)隔離開來，使有用信號(hào)正常傳輸，而干擾耦合通道被切斷，達(dá)到抑制干擾的目的。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。1）光電隔離

光電隔離所用的器件是光電耦合器。

圖9-20光電隔離原理2）變壓器隔離對(duì)于交流信號(hào)的傳輸一般使用變壓器隔離干擾信號(hào)的辦法。

圖9-21變壓器隔離原理3）繼電器隔離繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上形成聯(lián)系，而沒有直接的電的聯(lián)系，因此可利用繼電器線圈接受電信號(hào)，而利用其觸點(diǎn)控制和傳輸電信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱電的隔離。同時(shí)，繼電器觸點(diǎn)較多，且其觸點(diǎn)能承受較大的負(fù)載電流，因此應(yīng)用非常廣泛。3.接地接地是保證人身和設(shè)備安全、抗噪聲干擾的一種方法。接地有兩種情況，一種是設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)面（如金屬機(jī)殼），所有信號(hào)回線都與之相連，包括測(cè)量儀器在內(nèi)的所有電子儀器內(nèi)部均為此接法。另一種是直接接地，工業(yè)電源、電力設(shè)備等都與大地相連。檢測(cè)系統(tǒng)接地包括一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種方式。

1）一點(diǎn)接地

就是將各種具有不同信號(hào)電平的信號(hào)地線、噪聲地線和金屬件地線分別在電路中適當(dāng)?shù)囊稽c(diǎn)接地，而不應(yīng)相互串接?！c(diǎn)接地又分單級(jí)電路一點(diǎn)接地和多級(jí)電路一點(diǎn)接地兩種情況。

圖9-22串聯(lián)一點(diǎn)接地圖9-23并聯(lián)一點(diǎn)接地2）多點(diǎn)接地若電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾，這時(shí)最好采用多點(diǎn)接地，如圖9-24所示，各接地點(diǎn)就近接于接地匯流排或底座、外殼等金屬構(gòu)件上。圖9-24多點(diǎn)接地

4.濾波濾波是抑制干擾傳導(dǎo)的一種重要方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接受器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。這時(shí)，可以采用濾波的方法，只讓所需要的頻率成分通過，而將干擾頻率成分加以抑制。

濾波電路的功能是能使一種頻率順利通過，而將另一部分頻率進(jìn)行較大的衰減。由于傳感器輸出信號(hào)大多是緩慢變化的，因而對(duì)傳感器的輸出信號(hào)常采用低通濾波器，它只允許低頻信號(hào)通過而不能通過高頻信號(hào)。圖9-25二階RC有源低通濾波電路任務(wù)三檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)時(shí)，往往很少單獨(dú)地使用一個(gè)傳感器來組成儀表或系統(tǒng)，應(yīng)用較多的是將多個(gè)不同類型的傳感器和計(jì)算機(jī)、控制電路等綜合在一起來構(gòu)成檢測(cè)控制系統(tǒng)完成某種任務(wù)。知識(shí)準(zhǔn)備1.檢測(cè)技術(shù)在數(shù)控伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用圖9-26數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)示意圖1-右工作臺(tái)2-工件支架3-下支架壓力油孔4-左工作臺(tái)5-數(shù)字編碼器6、7、8-直線磁柵傳感器9-溫度傳感器10-銑刀11-被加工軸12-工件夾具13-液壓系統(tǒng)14-壓力傳感器圖9-27數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制系統(tǒng)2.檢測(cè)技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用機(jī)器人就是由計(jì)算機(jī)控制的能模擬人的感受、動(dòng)作并可以完成有效工作的機(jī)器。傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常主要的作用，有了傳感器，機(jī)器人就可以具備類似于人類的知覺功能。表9-1機(jī)器人傳感器的分類及應(yīng)用任務(wù)實(shí)施1.絕對(duì)值放大器圖9-28絕對(duì)值放大器

2.光隔離放大器圖9-29光隔離放大器3.AC—DC變換電路圖9-30AC—DC變換電路4.直流電源濾波器圖9-31直流電源濾波器項(xiàng)目小結(jié)

信號(hào)處理與變換技術(shù)主要介紹了信號(hào)放大、調(diào)制/解調(diào)、隔離、標(biāo)準(zhǔn)化輸出、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正、模一數(shù)轉(zhuǎn)換等。傳感器的信號(hào)放大多采用集成運(yùn)算放大器，有運(yùn)算放大器、測(cè)量放大器、程控增益放大器、隔離放大器等，測(cè)量放大器放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗；程控增益放大器是通過計(jì)算機(jī)軟件控制的辦法來實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換，它放大倍數(shù)可根據(jù)需要通過編程進(jìn)行控制；隔離放大器是指對(duì)輸入、輸出和電源在電流和電阻彼此隔離使之沒有直接耦合的測(cè)量放大器。在直流放大時(shí)，常先用調(diào)制的方法把它先變成適當(dāng)頻率的交流信號(hào)，再進(jìn)行交流放大，然后用解調(diào)恢復(fù)被測(cè)量。調(diào)制一般利用緩變信號(hào)來控制、調(diào)節(jié)高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)，使其按緩變信號(hào)的規(guī)律變化。若載波信號(hào)是諧波信號(hào)，調(diào)制可分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種；若載波信號(hào)是方波，則調(diào)制可分為脈寬、脈幅、脈相三種。傳感器在與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制技術(shù)相結(jié)合時(shí)，就要進(jìn)行模擬量向數(shù)字量或數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)模擬量—數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬量。知識(shí)拓展傳感器與微型計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)1.概述接口技術(shù)有硬件接口和軟件接口兩種，軟件接口是指CPU通過編程來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，主要方法有定時(shí)詢問，即定時(shí)查詢標(biāo)志位，轉(zhuǎn)換結(jié)束取走數(shù)據(jù)；延時(shí)等待，即CPU發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換指令后，延時(shí)一段時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束后取走數(shù)據(jù)；中斷技術(shù)，即采用中斷方式取走數(shù)據(jù)等。

硬件接口就是傳感器與計(jì)算機(jī)之間的連接電路，主要考慮Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換和噪聲消除方法等。2.傳感器與微機(jī)接口的基本方式（1）數(shù)字開關(guān)量接口方式對(duì)于數(shù)字開關(guān)量信號(hào)，若符合TTL電平，可通過三態(tài)緩沖器直接輸入微機(jī)；若不符合TTL電平，則要經(jīng)過放大、變換和整形后再進(jìn)入微機(jī)。（2）數(shù)字信號(hào)接口方式