第二章 檢測與傳感器

1、 100% max FSy L x y S 0 %100 FS m y H H 100% FS m R y R 1 32 2 nyy y i FS R 3 2 4 1 1.標(biāo)尺光柵 2.指示光柵 3.光電元件 4.光源 dd f f d d B f f d d W/2 W d d W/2 指示光柵 標(biāo)尺光柵 WW B 2 sin2 U0 U W/2 o Um 2W 3W/2 W x W x UUUm 2 sin0 4 l cos360cos 2 ssKU T x KUU o sin360sin 2 ccKU T x KUU o sincos 22 2csKUKUUUU T x T x 2 36

2、0)( o tmsUUsintUU mccos 2 22 UUU )sin( sincoscossin tKU tKUtKU m mm Tx o 360 tmUUssinsin tmUUcsincos tKU UUU msin)sin( 22 2 輸 出 信 號 勵 磁 電 源 6 5 4 SS 3 NNSSS 7 NN 1 SNN 2 0 0 abx t x UU sin 2 sin0 x UU 2 sin01 x UU 2 cos02 t x UU cos 2 sin01 t x UU sin 2 cos02 t x UU 2 sin0 Z 12 Z D D 2 1 U D 1 3 U 2

3、 4 D Z3 U 3 Z 4 tUUmsin1 tUUmcos2 )cos()90sin(sin213tkUkUkUUm o cos1 sin 13 k kUU 3 D Z2 U1 1 D Z4 3 D2 4 D U3 Z 1 Z 1100 0011 0101 0110 0111 0100 1010 1001 1000 1011 1111 0001 0010 0000 1110 1101 1100 0011 0101 0110 0111 0100 1010 1001 1000 1011 1111 0001 0010 0000 1110 1101 1001 0111 1111 0100 010

4、1 1100 1101 1110 1010 1011 0001 0110 0010 0010 0011 0000 1000 0100 1101 1111 1110 1010 1100 1010 0111 0110 0010 0011 1011 1000 1001 0000 0001 M I0 RL V0 x 0 0 e t t 光電池?fù)醢?V 速度測量 0 e 微分電路 txV/ 透鏡光源 光電器件 帶縫隙圓盤 指示縫隙盤 tZ N n 60 tItimsin)(0I 交流 電源 直流 電源 加法器 跟隨器 跟隨器 i(t) x dx dt 減 法 器 低 通 濾 波 器 放 大 器U vkI

5、Uv02 應(yīng) 變 片 m 懸 臂 梁 Z ( t ) 0 Z ( t ) 1 充 以 阻 尼 液 體 的 殼 體 引出線 3 質(zhì)量塊1 殼體 壓電晶片 m 4 2 3 2 4 1 C 1 2 C a) P P b) P 1 R4R 2 R 4 R 1 R 2 R R3 R 3 P c) RR1 R3 A 1 R D R3 R4 2 B 4 R 2 C R 1 R R 2 R 4 (R ) (R )R 1 3 b R4 3 l h A R 1 P D 3 R R 2 C B Ebh PL 2 6 n（1）屏蔽）屏蔽 n 屏蔽就是用低電阻材料或磁性材料把元件、傳屏蔽就是用低電阻材料或磁性材料把元件

6、、傳 輸導(dǎo)線、電路及組合件包圍起來，以隔離內(nèi)外電輸導(dǎo)線、電路及組合件包圍起來，以隔離內(nèi)外電 磁或電場的相互干擾。屏蔽可分為三種，即電場磁或電場的相互干擾。屏蔽可分為三種，即電場 屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏蔽。屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏蔽。 n（2）接地）接地 n 電路或傳感器中的地指的是一個等電位點，它電路或傳感器中的地指的是一個等電位點，它 是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點，與基準(zhǔn)電位點相是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點，與基準(zhǔn)電位點相 連接，就是接地。連接，就是接地。 n（3）隔離）隔離 n 當(dāng)電路信號在兩端接地時，容易形成地環(huán)路電當(dāng)電路信號在兩端接地時，容易形成地環(huán)路電 流，引起噪聲干擾。這時，常采用隔離的

7、方法，流，引起噪聲干擾。這時，常采用隔離的方法， 把電路的兩端從電路上隔開。隔離的方法主要采把電路的兩端從電路上隔開。隔離的方法主要采 用變壓器隔離和光電耦合器隔離。用變壓器隔離和光電耦合器隔離。 n（4）濾波）濾波 n 雖然采取了上述的一些抗干擾措施，但仍會有雖然采取了上述的一些抗干擾措施，但仍會有 一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路 中還常設(shè)置濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲中還常設(shè)置濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲 信號加以濾除。信號加以濾除。 顯 示 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 模 / 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 器 量 程 變 換 電 路 傳 感 器 振 蕩 器

8、 放 大 器 運 算 電 路 解 調(diào) 器 濾 波 器 計 算 機(jī) 顯 示 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 模 / 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 器 量 程 變 換 電 路 傳 感 器 振 蕩 器 放 大 器 運 算 電 路 解 調(diào) 器 濾 波 器 計 算 機(jī) 放 大 整 形 光 電 轉(zhuǎn) 換 傳 感 器 糾 錯 電 路 碼 制 變 換 顯 示 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 譯 碼 器 傳 感 器 脈沖 當(dāng)量 變換 電路 放 大 器 細(xì) 分 電 路 整 形 電 路 寄 存 器 計 數(shù) 器 計 算 機(jī) 顯 示 執(zhí) 行 辨向電路 傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號，需先經(jīng)放大、整形后變成傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號，需先經(jīng)放大、整形后變成 數(shù)字脈沖信號。

9、但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電數(shù)字脈沖信號。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電 路使傳感器信號每變化路使傳感器信號每變化1/n個周期計一個數(shù)，其中個周期計一個數(shù)，其中n稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。 辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號所對應(yīng)的被測辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號所對應(yīng)的被測 量不便讀出和處理時，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換。計算機(jī)可對信號進(jìn)量不便讀出和處理時，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換。計算機(jī)可對信號進(jìn) 行復(fù)雜的運算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取行復(fù)雜的運算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取 控制量去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制量去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

10、傳感器 傳感器 傳感器 采樣/ 保持 采樣/ 保持 多 路 模 擬 開 關(guān) 控制器 A/D 緩沖器 總 線 A/D 總 線 傳感器 多 路 模 擬 開 關(guān) 總 線 放大 采樣/ 保持 控制器 A/D 采樣/ 保持 A/D 采樣/ 保持 A/D 采樣/ 保持 A/D 總 線 傳 感 器 輸 入 并 行 輸 入 口 a) b) c) d) . . . . . . . . . . . . . . . . 三態(tài) 緩沖器 開關(guān)地址輸入端 開關(guān)控制與驅(qū)動電路 選通信號 5 模 擬 輸 入 通 道7 8 6 2 4 3 1 S0 S4 S6 S7 S5 S1 S2 S3 A/D轉(zhuǎn)換器 . . . . . .

11、 . AD7501 A2 譯 碼 驅(qū) 動 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 (-15V) (+15V) OUTS1 地 VSS VDD S2 321 GND VSS 15 A1 A0 16 EN VDDS1 14 ENA1A2A0 87 654 11 S8S7 OUT 1213 S2 S6S5 10 S3S4 9 上圖是上圖是AD7501型多路模擬開關(guān)集成芯片的管腳功型多路模擬開關(guān)集成芯片的管腳功 能圖，這是具有能圖，這是具有8路輸入通道、路輸入通道、1路公共輸出的多路開關(guān)路公共輸出的多路開關(guān) CMOS集成芯片。由三個地址線（集成芯片。由三個地址線（A0、A1、A2）的）的 狀態(tài)及狀態(tài)及EN端來選擇端來

12、選擇8個通道之中的一路，片上所有的邏個通道之中的一路，片上所有的邏 輯輸入端與輯輸入端與TTL/DTL及及CMOS電路兼容。其真值表如電路兼容。其真值表如 下下: VF Uc ui N1 C N2 0 u VF Uc ui N1 C N2 0 u 全隊列數(shù)據(jù)求累加和 修改隊尾指針 新值放入隊尾 沖去舊值 返回 求平均值 采樣一次 入口 o 0 0 o oi u dt du u dt du RCuiRu ) 1()()( nY t nX t t nY t ) t/(t )1()1()()(nYnXnY tt fC 2)1 (2 2 1 返 回 累 加 到Y(jié) (n )中 計 算 （ 1）Y (n1 ) 計 算X (n ),暫 存 于Y (n )中 將 已 有 輸 出 作 為 上 次 輸 出 Y (n1 ) 取 新 采 樣 值X (n ) 入 口 0 b) xi u x 0 c) ui x xi a) 0 u d) y=x x 微型計算 機(jī)/處理器 傳感器及其 調(diào)理電路 x A/D uy=x n iniiii uuuux.)( 2 210 ),( )()( 10 2 2 210 2 11 naaaF N n n N i i ii i i iiixuauauaaxux 最小值 0