鐵道機(jī)車專業(yè)教學(xué)95課件

鐵道機(jī)車專業(yè)教學(xué)資源庫《機(jī)車車輛檢測(cè)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(hào)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(hào)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(jī)自動(dòng)檢測(cè)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(hào)傳送均采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這樣不僅便于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)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—?dú)廪D(zhuǎn)換器等還可將電動(dòng)儀表和氣動(dòng)儀表聯(lián)系起來混合使用，從而擴(kuò)大儀表的使用范圍。傳感器的信號(hào)變換國際電工委員會(huì)(IEC)將4~20mADC直流信號(hào)和1~5VDC電壓信號(hào)確定為過程控制系統(tǒng)電模擬信號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)橹绷餍盘?hào)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)在信號(hào)傳輸線中，直流信號(hào)不受交流感應(yīng)的影響，干擾問題易解決。(2)直流信號(hào)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(hào)便于A/D轉(zhuǎn)換。傳感器的信號(hào)變換能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器均稱為變送器。有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)后，無論什么儀表或裝置，只要有同樣標(biāo)準(zhǔn)的輸入電路或接口，就可以從各種變送器中獲得被測(cè)變量的信號(hào)。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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，使之與帶有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入電路或接口的顯示儀表配套。不同的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)也可借助相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器相互轉(zhuǎn)換。常用的信號(hào)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(shí)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(yuǎn)小于負(fù)載電阻，恒流源內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)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(fù)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(fù)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(shí)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(shí)，可直接采用集成電壓/電流轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)，如AD693、AD694、XTR110、ZF2B20等。2.電流轉(zhuǎn)換為電壓(I/V轉(zhuǎn)換器)當(dāng)變送器的輸出信號(hào)為直流信號(hào)時(shí)，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換可將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。最簡單的I/V轉(zhuǎn)換可以利用一個(gè)5002的精密電阻，將0~10mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0~5V的電壓信號(hào)。電壓與頻率轉(zhuǎn)換一些傳感器敏感元件輸出的信號(hào)為頻率信號(hào)(如渦輪流量計(jì))，有時(shí)為了考慮與其他帶有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入電路或接口的顯示儀配套，需要把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)。另外，頻率信號(hào)抗干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，可以調(diào)制在射頻信號(hào)上進(jìn)行無線傳輸，也可調(diào)制成光脈沖用光纖傳送，不受電磁場(chǎng)影響。因此，在一些非快速而又遠(yuǎn)距離的測(cè)量中，如果傳感器輸出的是電壓信號(hào)或電流信號(hào)，越來越趨向于使用電壓/頻率(V/F)，把傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。電壓與頻率轉(zhuǎn)換目前實(shí)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(chǎng)合。電荷平衡型精度較高，頻率輸出可較嚴(yán)格地與輸入電流成比例，目前大多數(shù)的集成V/F轉(zhuǎn)換