浅谈传感器信号选择信号路径的复杂性

本教程解释了用于压力、温度、电流、光和接近感应的最流行的传感器传感器类型的传感器信号链。本文介绍了选择信号路径的复杂性。示例电路和框图可帮助读者选择一组最佳部件以满足他们的设计需求。

压力传感器和称重秤（力传感）

检测和测量压力和重量的需求是现代工业控制和系统监控的一个非常普遍的要求。压力测量尤其重要，因为它也间接用于测量流量、高度和其他属性。压力和重量测量设备可被视为“力传感器”，因为力是影响传感器输出的属性。力传感器的应用范围很广，从真空计到重型机械秤、工业液压设备和用于内燃机的歧管绝对压力 (MAP) 传感器。每个应用对精度、准确度和成本都有其不同的需求。

压力传感器 压力传感器

尽管有多种方法和技术可以测量压力和重量（力传感），但最常用的测量元件是应变片。

两种最常见的应变计类型是用于各种重量/压力传感器的金属箔类型，以及广泛用于测量压力的基于半导体的压阻式传感器。与金属箔型换能器相比，压阻式换能器更灵敏，线性度更好，但具有较大的温度依赖性和较大的初始偏移。

原则上，所有应变计都通过改变电阻值对施加的力做出反应。因此，在存在电激励的情况下，它们有效地将压力或重量转换为电信号。通常，这些有源电阻元件（应变计）中的一个、两个或四个布置在惠斯通电桥配置（有时称为称重传感器）中，以根据压力或重量产生差分输出电压。

工程师可以设计出满足各种力传感应用的独特要求的传感器模块。成功的设计将包括适合物理特性的传感元件和适当设计的信号链。

力感应用中的信号链框图。

完整的信号链解决方案

传感器信号链必须处理存在噪声的极小信号。准确测量电阻式传感器输出电压的变化需要能够精确提供以下电气功能的电路：激励、放大、滤波和采集。某些解决方案可能还需要使用数字信号处理 (DSP) 技术来进行信号处理、误差补偿、数字增益和用户可编程性。