鐵道機車專業(yè)教學(xué)95課件

鐵道機車專業(yè)教學(xué)資源庫《機車車輛檢測技術(shù)》課程湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙驊傳感器的信號變換與處理目錄CONTENTS01電壓與電流轉(zhuǎn)換02電壓與頻率轉(zhuǎn)換傳感器的信號變換各種各樣的傳感器都是把非電量轉(zhuǎn)換成電量，但電量的形式卻不盡統(tǒng)一。在成套儀表系統(tǒng)及微機自動檢測裝置中，都希望傳感器和儀表之間以及儀表和儀表之間的信號傳送均采用統(tǒng)一的標準信號，這樣不僅便于使用計算機進行檢測，同時可以使指示、記錄儀表通用化；另外若通過各種轉(zhuǎn)換器，如氣—電轉(zhuǎn)換器、電—氣轉(zhuǎn)換器等還可將電動儀表和氣動儀表聯(lián)系起來混合使用，從而擴大儀表的使用范圍。傳感器的信號變換國際電工委員會(IEC)將4~20mADC直流信號和1~5VDC電壓信號確定為過程控制系統(tǒng)電模擬信號的統(tǒng)一標準。這是因為直流信號具有以下優(yōu)點:(1)在信號傳輸線中，直流信號不受交流感應(yīng)的影響，干擾問題易解決。(2)直流信號不受傳輸線的電感電容的影響，不存在相移問題，使接線簡單。(3)直流信號便于A/D轉(zhuǎn)換。傳感器的信號變換能夠輸出標準信號的傳感器均稱為變送器。有了統(tǒng)一的標準后，無論什么儀表或裝置，只要有同樣標準的輸入電路或接口，就可以從各種變送器中獲得被測變量的信號。這樣兼容性和互換性大為提高，儀表的配套也極為方便。為了加強通用性和靈活性，某些傳感器的輸出可以靠相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器把非標準信號轉(zhuǎn)換為標準信號，使之與帶有標準信號輸入電路或接口的顯示儀表配套。不同的標準信號也可借助相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器相互轉(zhuǎn)換。常用的信號轉(zhuǎn)換主要有電壓與電流轉(zhuǎn)換、電壓與頻率轉(zhuǎn)換。電壓與電流轉(zhuǎn)換電壓與電流的相互轉(zhuǎn)換實質(zhì)上是恒壓源與恒流源的相互轉(zhuǎn)換，一般來說，恒壓源的內(nèi)阻遠小于負載電阻，恒流源內(nèi)阻遠大于負載電阻。因此，原則上將電壓轉(zhuǎn)換為電流必須采用輸出阻抗高的電流負反饋電路，而將電流轉(zhuǎn)換為電壓則必須采用輸出阻抗低的電壓負反饋電路。

電壓與電流轉(zhuǎn)換1.電壓轉(zhuǎn)換為電流(V/I轉(zhuǎn)換器)隨著微電子技術(shù)及加工技術(shù)的發(fā)展，在實現(xiàn)0~5V、0~10V及1~5V直流電壓與0~10mA、4~20mA電流的轉(zhuǎn)換時，可直接采用集成電壓/電流轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)，如AD693、AD694、XTR110、ZF2B20等。2.電流轉(zhuǎn)換為電壓(I/V轉(zhuǎn)換器)當變送器的輸出信號為直流信號時，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換可將其轉(zhuǎn)化成電壓信號。最簡單的I/V轉(zhuǎn)換可以利用一個5002的精密電阻，將0~10mA的電流信號轉(zhuǎn)換為0~5V的電壓信號。電壓與頻率轉(zhuǎn)換一些傳感器敏感元件輸出的信號為頻率信號(如渦輪流量計)，有時為了考慮與其他帶有標準信號輸入電路或接口的顯示儀配套，需要把頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號。另外，頻率信號抗干擾性能好，便于遠距離傳輸，可以調(diào)制在射頻信號上進行無線傳輸，也可調(diào)制成光脈沖用光纖傳送，不受電磁場影響。因此，在一些非快速而又遠距離的測量中，如果傳感器輸出的是電壓信號或電流信號，越來越趨向于使用電壓/頻率(V/F)，把傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換成頻率信號。電壓與頻率轉(zhuǎn)換目前實現(xiàn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換的方法很多，主要有積分復(fù)原型和電荷平衡型，積分復(fù)原型V/F轉(zhuǎn)換器主要用于精度要求不高的場合。電荷平衡型精度較高，頻率輸出可較嚴格地與輸入電流成比例，目前大多數(shù)的集成V/F轉(zhuǎn)換