壓力變送器技術(shù)指標(biāo)名詞解釋

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載壓力變送器關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)一、壓力傳感器能感受規(guī)定的被測(cè)量流體壓強(qiáng)值，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件 或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則一般稱壓 力變送器。二、壓力類型絕對(duì)壓力：參照壓力為真空時(shí)所測(cè)量的壓力值為絕對(duì)壓，通常簡(jiǎn)稱絕壓。表 壓：參照壓力為當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫r(shí)，所測(cè)量的壓力值為表壓。表壓力為正時(shí) 簡(jiǎn)稱壓力，表壓力為負(fù)時(shí)稱負(fù)壓力或真空度。負(fù)壓力的絕對(duì)值越大，即絕對(duì)壓力越 小，則真空度越大。差 壓：傳感器或變送器兩端都感受到被測(cè)壓力時(shí)，兩端壓力之差稱差壓。三、壓力傳感器的特性參數(shù)測(cè)量范圍：在允許誤差限內(nèi)被測(cè)量值的范圍稱為測(cè)量范圍。限值：

2、測(cè)量范圍的最高值稱為測(cè)量范圍的上限值。限值：測(cè)量范圍的最低值稱為測(cè)量范圍的下限值。程：測(cè)量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差就是量程。度：被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與真值間的一致程度。非線性：重復(fù)性：相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量所得結(jié)果之間的一 致性。蠕變:遲滯:激勵(lì):當(dāng)被測(cè)量及其所有環(huán)境條件保持恒定時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。 在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測(cè)量值增加或減少時(shí)，輸出中出現(xiàn)的最大差值。為使傳感器正常工作而施加的外部能量。一般是電壓或電流。施加的電 壓或電流不同，傳感器的輸出值等參數(shù)也不同，所以有的參數(shù)，如零點(diǎn)輸出，上限值 輸出、漂移等參數(shù)要在規(guī)定的激勵(lì)條件下測(cè)量。零點(diǎn)漂移：零點(diǎn)漂移是指

3、在規(guī)定的時(shí)間間隔及標(biāo)準(zhǔn)條件下，零點(diǎn)輸出值的變化。 由于周圍環(huán)境溫度變化引起的零點(diǎn)漂移稱為熱零點(diǎn)漂移。過 載：通常是指能夠加在傳感器或變送器上不致引起性能永久性變化的被測(cè)量 的最大值。穩(wěn)定性：傳感器或變送器在規(guī)定的條件下儲(chǔ)存、試驗(yàn)或使用，經(jīng)歷規(guī)定的時(shí)間后， 仍能保持原來特性參數(shù)的能力?？煽啃裕褐?jìng)鞲衅骰蜃兯推髟谝?guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所需功能的能 力。工作溫度：指變送器能夠達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能的環(huán)境溫度范圍。 儲(chǔ)存溫度：指變送器在不加電工作狀態(tài)下的長(zhǎng)期儲(chǔ)存不損壞的溫度范圍。傳感器信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理往往是把來自傳感器的模擬信號(hào)變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程、執(zhí)行計(jì)算 顯示讀出和其他目的的數(shù)

4、字信號(hào)。模擬傳感器可測(cè)量很多物理量，如溫度、壓力、 力、流量、運(yùn)動(dòng)、位置、PH、光強(qiáng)等。通常，傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)，這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)之前必須進(jìn)行調(diào)理。調(diào)理就是放大，緩沖或定標(biāo)模擬信號(hào)，使其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC ）的輸入。然后，ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并把數(shù)字信號(hào)送到微控制 器或其他數(shù)字器件，以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。此鏈路工作的關(guān)鍵是選擇運(yùn)放，運(yùn)放 要正確地接口被測(cè)的各種類型傳感器。然后，設(shè)計(jì)人員必須選擇ADC。ADC應(yīng)具有處理來自輸入電路信號(hào)的能力，并能產(chǎn)生滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分辨率、精度和取樣率的 數(shù)字輸出。傳感器

5、信號(hào)調(diào)理電路傳感器根據(jù)所測(cè)物理量的類型可分類為：測(cè)量溫度的熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器（RTD）、熱敏電阻；測(cè)量壓力或力的應(yīng)變片；測(cè)量溶液酸堿值的PH電極；用于光電子測(cè)量光強(qiáng)的PIN光電二極管等等。傳感器可進(jìn)一步分類為有源或無源。有源傳 感器需要一個(gè)外部激勵(lì)源（電壓或電流源），而無源傳感器不用激勵(lì)而產(chǎn)生自己本身 的電壓。通常的有源傳感器是 RTD、熱敏電阻、應(yīng)變片，而熱電偶和 PIN二極管是 無源傳感器。為了確定與傳感器接口的放大器所必須具備的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員必須 考慮傳感器如下的主要性能指標(biāo)：源阻抗100K Q高的源阻抗大于100 Q低的源阻抗小于輸出信號(hào)電平500mV滿標(biāo)100mV滿標(biāo)高信號(hào)電

6、平大于低信號(hào)電平大于動(dòng)態(tài)范圍在傳感器的激勵(lì)范圍產(chǎn)生一個(gè)可測(cè)量的輸出信號(hào)。它取決于所用傳感器類型。放大器功用放大器除提供de信號(hào)增益外，還緩沖和定標(biāo)送到 ADC之前的傳感器輸入。放大器 有兩個(gè)關(guān)鍵職責(zé)。一個(gè)是根據(jù)傳感器特性為傳感器提供合適的接口。另一個(gè)職責(zé)是根 據(jù)所呈現(xiàn)的負(fù)載接口 ADC。關(guān)鍵因素包括放大器和 ADC之間的連接距離，電容負(fù)載 效應(yīng)和ADC的輸入阻抗。選擇放大器與傳感器正確接口時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須使放大器與傳感器特性匹配?？煽?的放大器特性對(duì)于傳感器一一放大器組合的工作是關(guān)鍵性的。例如，PH電極是一個(gè)高阻抗傳感器，所以，放大器的輸入偏置電流是優(yōu)先考慮的。PH傳感器所提供的信號(hào)不允許產(chǎn)生

7、任何相當(dāng)大的電流，所以，放大器必須是在工作時(shí)不需要高輸入偏置電 流的型號(hào)。具有低輸入偏置電流的高阻抗 MOS輸入放大器是符合這種要求的最好選 擇。另外，對(duì)于應(yīng)用增益帶寬乘積（GBP）是低優(yōu)先考慮，這是因?yàn)閭鞲衅鞴ぷ髟诘?頻，而放大器的頻率響應(yīng)不應(yīng)該妨礙傳感器信號(hào)波形的真正再生。傳感器和放大器匹配電路PH電極緩沖器高阻抗PH傳感器可與具有低功率電路（僅需要 2個(gè)1.5V電池供電）的放大器配 對(duì)。放大器MOS輸入晶體管為傳感器提供高阻抗，傳感器輸出阻抗為1MW或更大。此放大器的輸入偏置電流小于 1pA,所以，放大器工作消耗非常小的電流。放大 器的失調(diào)電壓小于1mV。放大器提供軌到軌工作并具有高驅(qū)動(dòng)

8、能力，能在長(zhǎng)線上發(fā) 送信號(hào)（放大器遠(yuǎn)離ADC的情況）。在電路中增加了一個(gè)精密溫度傳感器，可以測(cè) 量PH傳感器的溫度。這使得具有精確的 PH溫度補(bǔ)償值。完整的傳感器橋接口測(cè)量應(yīng)變片傳感器通常要通過橋網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)變片構(gòu)成橋的兩個(gè)（或 4個(gè)）臂。應(yīng)變 片是低源阻抗器件，其輸出信號(hào)范圍是小的（幾百微伏-幾毫伏）。圖3所示的電路 能為精確測(cè)量傳感器信號(hào)提供測(cè)量橋穩(wěn)定激勵(lì)電壓和高共模電壓抑制（CMR ），消除了任何共模電壓。用高精度和非常低漂移（隨溫度）的精密電壓基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)放大器 A1。這可為橋提供非常精確、穩(wěn)定的激勵(lì)源。因?yàn)楣材ｋ妷捍蠹s為激勵(lì)電壓的一 半，所以被測(cè)信號(hào)僅僅是橋臂之間小的差分電壓。放大器A2、A

9、3、A4必須提供高共模抑制比（CMRR），所以僅測(cè)量差分電壓。這些放大器也必須具有低值輸入失調(diào) 電壓（VOS）漂移（也稱之為失調(diào)電壓溫度系數(shù) TCVOS ）和輸入偏置電流，以使得 從傳感器能精確地讀數(shù)。放大器 A1A4連接成儀表放大器以達(dá)到上述目標(biāo)。這種配 置的電壓增益（AV）為：AV= （1+2R2/bR2 ）（aR1/R1 ），其中a和b是確定總 增益的比值。輻射分析儀通道輻射譜測(cè)量來自輻射源的發(fā)射能量的分布，輻射源可以是粒子，X射線或Y射線。輻射照到閃光晶體上并發(fā)射強(qiáng)度正比于能量的短脈沖。然后由PIN光電二極管把光轉(zhuǎn)換為電流。放大器（見圖4）用做首置放大器和PIN光電二極管輸出的電流/電

10、壓值取決于來自轉(zhuǎn)換器。此電路為用于基本輻射譜的單通道分析儀。信號(hào)的脈沖幅度包含重要信息， 所以低輸入失調(diào)電壓和低失調(diào)電壓漂移是重要的。寬帶寬為處理脈沖（可窄到幾納 秒）提供快速響應(yīng)。首置放大器輸出（VOUT ）到脈沖幅度分析儀（如快速 ADC ）來 測(cè)量和儲(chǔ)存每個(gè)峰值發(fā)生的數(shù)。分布是單個(gè)源的光譜。反饋電阻R1(MaxVOUT ) /R2和C2相當(dāng)于PIN光電二極管的最大電流和到 ADC的最大輸出電壓。因此，R1 =（MaxISIGNAL ）。電容C1用于PIN光電二極管寄生電容的補(bǔ)償。R1和C1用于補(bǔ)償放大器非倒相輸入的輸入偏置電流。熱電耦接口電路熱電偶根據(jù)兩個(gè)不同金屬線結(jié)點(diǎn)之間的溫度差提供電

11、壓信號(hào)。熱電偶溫度傳感器具 有一個(gè)感測(cè)端（金屬A/金屬B連接端）和一個(gè)參考端（金屬 A和金屬B與銅導(dǎo)線連 接端）。冷端參考溫度與熱電偶信號(hào)一道進(jìn)行控制和測(cè)量。熱電偶具有大約10mV/ C 80mV/ C的小信號(hào)電平范圍和小的源阻抗。配置成差分放大器的單放大器（圖5）把信號(hào)放大到ADC輸入所需的電平。差分放大器增益為：AV=xR/R其中x是電阻比，它決定增益。差分配置有助于抑制熱電偶線的共模拾取。放大器 應(yīng)具有低失調(diào)電壓和低失調(diào)電壓漂移。信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的最后級(jí)一一ADC完整和便宜地把模擬傳感器數(shù)據(jù)變換為數(shù)ADC的類型由一系列參數(shù)決定。這包括所、ac或de信號(hào)輸入、精度（de和信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)的基本目標(biāo)是盡可能快速、 字形式，此任務(wù)就落在ADC身上。所用 需的分辨率（位數(shù)）、速度（數(shù)據(jù)吞吐率）ae）、等待時(shí)間（取樣周期開始和第一個(gè)有效數(shù)字輸出之間的時(shí)間）和電源電平。在 輸出端（接口到微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器）的重要參數(shù)包括串行或并行、處理器的 輸入電壓電平、有效的電源電壓和功耗考慮。大多數(shù)信號(hào)調(diào)理應(yīng)用采用逐次逼近（SAR）或積分型ADC。這兩種ADC能很好地 處理de信號(hào)，而SAR型ADC對(duì)快速ae信號(hào)能提供更好的支持。SAR轉(zhuǎn)換器是所 有ADC中最通用的，這種轉(zhuǎn)換器把高分辨率（高