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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 傳感器技術(shù)已經(jīng)滲透到了各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域, 很多生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)流程中都使用了傳感器測量系統(tǒng),如工廠常用的測試控制系統(tǒng), 遠(yuǎn)程壓力控制系統(tǒng), 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng), 大型電子衡器等,傳感器測量系統(tǒng)為保證企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量起到了不小的作用。溫度、壓力、轉(zhuǎn)速這些參數(shù)都是非電量,在非電量測試技術(shù)中,首先遇到的是將各種非電量變換為電量, 我們稱能夠完成這種變換功能的裝置為傳感器。
    1 傳感器
    傳感器的種類很多, 一般可按以下幾種方法分類:1)根據(jù)輸入物理量可分為:位移傳感器, 壓力傳感器, 速度傳感器, 溫度傳感器及氣敏傳感器等。2)根據(jù)工作原理可分為:電阻式傳感器,電感式傳感器,電容式傳感器及電勢式傳感器等。3)根據(jù)輸出信號的性質(zhì)可分為: 模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為:有源傳感器和無源傳感器。從中可以看出, 傳感器最后的輸出為電壓,電流,電阻,電脈沖信號等電量,電量的測量可以通過電磁計(jì)量技術(shù)來完成,其中電壓和電流信號在現(xiàn)在的傳感器測量系統(tǒng)中使用得尤為普遍。
    2 電磁計(jì)量
    電磁計(jì)量是應(yīng)用電磁測量儀器, 儀表和設(shè)備, 采用相應(yīng)的方法對被測量進(jìn)行定量分析, 研究和保證電磁量測量的統(tǒng)一和準(zhǔn)確的計(jì)量學(xué)分支。電磁計(jì)量中常用的儀器儀表有電流表、電壓表、電橋、電位差計(jì)、電阻箱等, 常用的設(shè)備有穩(wěn)壓源、穩(wěn)流源、標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流源等。
    如何把電磁計(jì)量技術(shù)應(yīng)用到傳感器測量系統(tǒng)中, 我們將通過下面幾個(gè)例子來加以簡單的描述。
    首先, 我們來看一下古老的傳感器——熱電偶的工作情況: 熱電偶屬于電能量傳感器, 常用的熱電偶由兩根不同的導(dǎo)線組成, 它們的一端焊接在一起, 叫做熱端(通常稱為測量端),放入被測介質(zhì)中;不連接的兩個(gè)自由端叫做冷端( 通常稱為參考端),與測量儀表引出的導(dǎo)線相連接,當(dāng)熱端與冷瑞有溫差時(shí), 熱電偶便能產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢, 測量儀表就能測出介質(zhì)的溫度。由此可見,測量儀表測出的是電動(dòng)勢信號。熱電偶根據(jù)不同的材料對應(yīng)有不同的分度號, 可以通過查表的方式找出電動(dòng)勢與溫度的對應(yīng)關(guān)系。熱電偶的輸出信號為mV信號,,因此,我們?nèi)绻跍y量儀表的輸入端輸入對應(yīng)的m V 值, 便能檢測出溫度測量儀表的準(zhǔn)確性, 這種方法也是我們常規(guī)的溫控儀表檢測法,mV信號的提供就是電磁計(jì)量器具——直流電位差計(jì)或數(shù)字毫伏信號發(fā)生器, 這種檢測方法已是一種成熟的計(jì)量技術(shù)是在工廠的溫控系統(tǒng)現(xiàn)場,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),我們可以斷開測量儀表的K1,K2任意一端, 從這兩端輸入標(biāo)準(zhǔn)的m V 信號值, 判斷出測量儀表的準(zhǔn)確與否,從而推斷出熱電偶是否出現(xiàn)故障,極大的方便了我們的檢修工作。
    3 應(yīng)用
    現(xiàn)在,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了智能化數(shù)字儀表,它們集傳感器,A/D轉(zhuǎn)換器, 微處理器, 存儲(chǔ)器和接口電路于一身,一種儀表可以支持熱電偶,熱電阻及線性電壓(電流)等多種信號的輸入,如AI—501T型智能化數(shù)字顯示儀表就具備這種功能,更方便了我們利用標(biāo)準(zhǔn)電壓(電流)表或標(biāo)準(zhǔn)電壓(電流)源來對儀表進(jìn)行檢測。壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器,再通過數(shù)字表顯示出數(shù)據(jù),或經(jīng)數(shù)字顯示控制器輸出電信號, 去控制電氣執(zhí)行器件,以達(dá)到壓力控制的目的。我們以DPI－I型遠(yuǎn)程數(shù)字壓力表為例,它是一種具備遠(yuǎn)傳功能的儀表,采用JCYX系列高精度,高穩(wěn)定性的壓力傳感器,經(jīng)過嚴(yán)格精密的溫度和線性補(bǔ)償, 采用性能良好的模塊化信號處理工藝技術(shù), 對介質(zhì)壓力進(jìn)行測量, 顯示壓力值并輸出4 ～20mA 或0 ～10mA的標(biāo)準(zhǔn)信號。DPI－I型遠(yuǎn)程數(shù)字壓力表接線中所接的電流表能讓我們準(zhǔn)確地判斷DPI－I表的準(zhǔn)確與否,當(dāng)儀表進(jìn)入工作狀態(tài)后,在零壓力狀態(tài)下,窗口顯示±000.0kPa,電流表應(yīng)顯示4mA,若有偏差,可對儀表后面板上的“ZO”電位器進(jìn)行調(diào)節(jié),零壓力對儀表工作正常后,可加壓進(jìn)行測量,當(dāng)加到額定壓力時(shí),電流表指示應(yīng)為20mA,若有偏差,可在儀表后面板上對“FS ”電位器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié),這里需要注意的是,“ZO”“FS”的調(diào)節(jié)都是小范圍的, 當(dāng)零位和滿量程調(diào)整準(zhǔn)確后,其余各點(diǎn)可以通過線性計(jì)算進(jìn)行測量,若電流表指示誤差較大, 那么就可以判斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障。
    4 應(yīng)用實(shí)例
    本裝置常用的顯示器為XK3190 －D9稱重顯示器, 這種儀表內(nèi)部包括: 放大電路,A/D轉(zhuǎn)換,單片機(jī)以及和單片機(jī)相連的控制面板,顯示部分,打印部分和串型通訊部分,輸入信號為-30～30mA。我們在顯示器的信號輸入端接入分辯力高于1μV的毫伏表, 可以看到毫伏指示與重量顯示呈一定的線性關(guān)系, 通過這種電磁測量儀表的應(yīng)用和測量數(shù)據(jù)的分析, 我們可以判斷傳感器或顯示器工作是否正常。
    5 結(jié)語
    傳感器系統(tǒng)正在向微型化,智能化,多功能化的方向發(fā)展,它們具有了對信息進(jìn)行處理,分析和調(diào)節(jié),對新測數(shù)據(jù)及其誤差進(jìn)行補(bǔ)償, 對非線性信號進(jìn)行線性化處理等大量功能,更加方便了我們的測量。如美國霍尼威爾公司生產(chǎn)的高品質(zhì)壓力傳感器— —PPT系列壓力傳感器,它將壓敏電阻傳感器,A/D轉(zhuǎn)換器,微處理器,存儲(chǔ)器和接口電路集于一身,不僅達(dá)到了高性能指標(biāo),還采用0～5V電壓輸出,為我們的測量帶來了極大的方便,由此可見,電磁計(jì)量技術(shù)將會(huì)在傳感器測量系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用, 更多好的方法還有待我們進(jìn)一步探討和實(shí)踐。

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