sb-a 称重传感器原理:ICP传感器采集低频信号工作原理及注意事项
考虑图6所示的比较方案??传感器。尽管各种类型(和范围)的压力、力和加速度传感器中的传感器元件的物理配置有很大差异,但基本操作理论与每个人都相似。当通过阶跃函数(压力、力或加速度)在t = t时测量传感元件时,产生与机械输入成线性比例的电荷量δq。
应时的国际比较方案??在传感器中,该电荷累积在总电容Ctotal中,包括传感元件的电容、放大器输入电容、测距电容和任何额外的杂散电容。(注意:测量电容器与电阻器并联以降低电压灵敏度,但未显示。)结果是根据静电定律的电压:δV =δq/Ctotal。该电压随后由一个场效应晶体管电压放大器放大,以确定传感器的最终灵敏度。根据这个等式,电容越小,电压灵敏度越大。虽然这是事实,但实际上存在一个限制,即较低的电容不会显著提高信噪比。
陶瓷中的等离子体??在传感器中,晶体电荷通常由集成电荷放大器直接使用。在这种情况下,只有反馈电容(位于放大器的输入和输出之间)决定电压输出,从而决定传感器的灵敏度。
虽然应时和陶瓷传感器的工作原理略有不同,但示意图(图6)显示,这两种类型的传感器基本上都是电阻-电容(RC)电路。
阶跃输入后,电荷立即开始通过电阻(R)消散,并遵循等式的基本RC放电曲线:
Q = Qe -t/RC(公式8)
其中:q =瞬时充电(pC)
Q =初始电荷(pC)
R =偏置(或反馈)电阻(欧姆)
t = t0(秒)后的任何时间
E =自然对数的底(2.718)
这个方程如图14所示。请注意,从国际比较方案??如下所示,传感器的输出电压信号不是零,而是基于8至10伏直流放大器偏置。
图14:特征放电曲线
R乘以C的乘积是传感器的放电时间常数(以秒为单位)和每个电感耦合等离子体的放电时间常数??指定传感器提供的校准信息。由于电容固定了增益,并且对于特定的传感器是恒定的,因此电阻用于设置时间常数。放电时间常数的典型值范围从小于1秒到高达2000sb-a 称重传感器原理秒。
直接转矩控制对低频响应的影响??如图15A所示,传感器的放电时间常数建立了类似于一阶高通RC滤波器的低频响应。图15B是低频响应的波特图。
图15: icp??传感器的传输特性
这种滤波特性对于释放由转换机构上的热效应产生的低频信号是有用的。如果任其通过,可能会导致漂移,严重时还会导致放大器饱和。
理论上,角度或频率(fo)由以下关系式确定,其中DTC等于传感器放电时间常数(秒)。见表1。
直接转矩控制对长时间波形的影响通常需要测量各种测量的阶跃函数或方波,其持续传感器时间常数的百分之几,尤其是在静态校准压力和力传感器时。
以下是此类测量的重要准则:输出信号的损失和故障诊断码中经过时间的百分比与约10%的故障诊断码一一对应。图16示出了作为时间函数的方波输入的输出电压。(为了获得准确的读数,DC耦合信号调节器和读数仪。)
图16:阶跃函数响应
在时间t = t0时,阶跃测量值(psi或lb。)应用于传感器,并允许保持1%的故障诊断码,此时它会被突然删除。对应于该输入的输出电压变化δV立即施加到传感器偏置电压,并在t0时刻开始放电。当t = t0 +(0.01故障诊断码)时,信号电平降低1%的δv。这种关系仅与约10%的故障诊断码成线性关系。(也就是说,如果在t = 0.1故障诊断码时测量值被消除,输出信号将释放大约10%的δv。)
1个故障诊断码后,63%的信号将放电。5个故障诊断码后,输出信号基本上放电,只有传感器偏置电压电平保持不变。
去除被测信号后,输出信号将低于传感器的偏置电压,其放电量与传感器的放电量相同。然后,它将向传感器偏置电压电平充电,直到达到稳定状态。
对于至少1%的测量精度,放电时间常数至少应为方波事件持续时间的100倍、半斜坡持续时间的50倍和半正弦脉冲持续时间的25倍。较长的时间常数将提高测量精度。
耦合对低频响应的影响如上所述。如果恒流信号调节器(如图5所示)是DC耦合的,则系统的低频响应仅sb-a 称重传感器原理 由传感器DTC确定。然而,由于许多信号调节器是交流耦合的,总耦合故障诊断码可能是低频测量的限制因素。
例如,图7显示了通过内置于许多恒流信号调节器中的10μF耦合电容器的典型交流耦合。假设读出仪器(未示出)上的输入阻抗是1兆欧,耦合时间常数简单地等于R乘以C,或10秒。(这也假设传感器输出阻抗为100欧姆。一般来说,保持耦合时间至少比传感器时间常数大10倍。
当获取低频测量值时,低输入阻抗记录仪和其他仪器将显著降低耦合时间常数。在这种情况下,使用包含DC耦合或缓冲输出的信号调节器。