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信号调节器用于连接各种应用中的输入信号和数字采集(DAQ)系统。因此，信号调理电路的设计应与测量传感器的特性相匹配。否则，信号调理电路会衰减传感器输入信号。因此，DAQ的后续阶段将无法按照其设计特征进行操作。
信号调节器取决于输入传感器和测量系统。由于物理量的多样性，一个传感器无法测量所有物理量。相反，对于不同的物理量，有一个单独的传感器。因此，数据采集系统应与传感器特性相匹配，以准确表示自然值。一些常见的信号调节器包括热电偶、电阻相关温度(RTD)、应变计和线性可变差动变压器(LVDT)。
热电偶信号调理
热电偶是用于测量温度的常见且价格低廉的传感器，因为它们可以承受各种环境。信号调节器专为具有非线性输出的小热电偶值而设计，通常以毫伏(mV)为单位。
它们的小范围使它们容易受到噪音的影响。信号调节器应该能够通过充当滤波器来消除噪声。根据应用要求，信号调节器还应将输入线性化为0-10 V或4-20 mA信号。
当两种不同的金属连接在一起时，热电偶会测量温度。两种不同金属的结点会产生与温度成正比的电压。这是热电偶执行测量的自然结点。然而，在测量设备的端子处形成了额外的链路并且产生了不同的电压。这个结点称为冷结点，最终输出包括冷结点和热电偶的电压。
为了消除冷端效应，信号调节器应补偿冷端温度；否则，结果不代表实际温度。热敏电阻等外部温度传感器测量冷端的温度。
电阻相关温度(RTD)信号调理
电阻相关温度（RTD）也是一种使用电阻来表示温度的温度传感器。其电阻随温度的升高或降低而增大或减小。信号调节器必须提供电流来激励RTD以产生代表实际温度的电压。 
最常见的RTD之一是pt100温度传感器，它在0°C时的电阻为100欧姆。因此，其电阻变化为0.4 ohm/°C。pt100每度温度变化的电阻很小；信号调节器应提供足够高的增益来处理DAQ传感器信号。
RTD具有两线、三线和四线配置。因此，调节电路应为所有这些提供接口。
两线RTD经常面临压降问题，其中RTD安装在距离测量电路相当远的地方。因为连接线的电阻也会增加RTD的电阻，所以输出结合了RTD和连接线的电阻。为了抵消连接线引起的电阻，通常使用四线RTD。
应变片信号调理
应变计用于测量力。当传感器通电时，其电阻会发生变化。使用附加组件允许针对其他变量（例如重量和压力）计算测得的力。应变计与称为惠斯通电桥的电路结合使用。它由四个已知电阻的电阻元件组成。应变片可以放置在四个位置中的任何一个。 
信号调理电路应为电桥提供电源，称为激励电压。根据规范，励磁电压应该是稳定的，因为电桥输出取决于励磁电压。因此，如果激励电压不稳定，结果会出现波动并产生不稳定的读数。
信号调理电路应该放大应变计信号，因为应变计传感器的输出非常小，通常单位为毫伏（mV）/激励电压。信号调理电路放大信号电平以防止噪声并提高分辨率。
信号调理电路应提供平衡电桥和参考电阻元件的措施。在没有应变信号的情况下，还应该偏移输出值；传感器通常没有应变，但电路会产生非常小的电压。这个小电压会产生一个指示错误值的输出。
线性可变差分变压器(LVDT)信号调理
线性可变差动变压器(LVDT)测量线性位移。它的工作原理是一个变压器，它有一个线圈和一个铁芯。线圈是固定的，而铁芯是可动的。核心在测量位置附接到物体。 
由于LVDT根据变压器的原理工作，因此它涉及正弦信号。因此，信号调理电路应该计算交流（AC）信号的幅度和相位。幅度计算位移值和相位以计算运动方向。
LVDT激励源是初级线圈的交流信号。次级信号与初级信号一起被解调。解调或直流(DC)信号代表发生的实际位移。DC极性表示位移方向。
信号调理是任何DAQ系统的必要步骤。它为物理变量传感器提供了一个接口。不幸的是，随着电气特性的变化，物理变量通常是非线性的。这使得它们的检测和应用对检测和处理具有挑战性。
信号调节器通过提供合适的电气特性来处理这些物理传感器，以获得这些传感器的最大读数。与所有电气和电子元件一样，正确选择它们是必不可少的。
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发表于 2023-3-21 15:21:52
