9.2传感器信号检测电路

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1、9.2传感器信号检测电路9.2.1检测电路形式图9.2开关型传感器控制系统框图9.2传感器信号检测电路图9.3模拟输出型传感器控制系统框图9.2传感器信号检测电路图9.4模拟输出型传感器检测系统框图9.2传感器信号检测电路9.2.2常用电路1.阻抗匹配器图9.5半导体管阻抗匹配器9.2传感器信号检测电路图9.6场效应管阻抗匹配器9.2传感器信号检测电路图9.7运算放大器组成的阻抗匹配器9.2传感器信号检测电路2.电桥电路电桥电路是传感器检测电路中经常使用的电路，主要用来把传感器的电阻、电容、电感变化转换为电压或电流。根据电桥供电电源的不同，电

2、桥可分为直流电桥和交流电桥。直流电桥主要用于电阻式传感器，例如热敏电阻、电位器等。交流电桥主要用于测量电容式传感器和电感式传感器的电容和电感的变化。9.2传感器信号检测电路（1）直流电桥直流电桥是由直流电源供电，电阻构成桥式电路的桥臂，桥路的一对角线是输出端，在电桥的另一对角线接点上加有直流电压。9.2传感器信号检测电路图9.8常用电桥电路（a）（b）（c）（d）9.2传感器信号检测电路图9.8（a）所示为普通的惠斯顿电桥，电桥的输出电压公式：当时，电桥输出为零（即电桥平衡）。9.2传感器信号检测电路图9.8（b）所示电桥的电阻标称值相等，但

3、其中有一个电阻可变化（1+x）倍，x是零左右的相对偏离，为应变的函数。电桥的输出电压公式（9—4）9.2传感器信号检测电路若用两个变化完全相同的元件，则输出是单个时的两倍，如图9.8（c）所示。电桥的输出电压公式（9—5）9.2传感器信号检测电路图9.8（d）所示为一四电阻电桥，其中两个电阻以相同比例增大，而另外两个电阻以相同比例减小。电桥的输出电压公式（9—6）9.2传感器信号检测电路（2）交流电桥交流电桥是将被测参数与已知参数放在电桥线路中相比较，然后求得被测参数值，因此有较高的准确度和灵敏度。9.2传感器信号检测电路（a）（b）（c）（

4、d）图9.9交流电桥结构（a）交流阻抗电桥（b）电容传感器交流电桥（c）带相敏整流的交流电桥（d）双T二极管交流电桥9.2传感器信号检测电路（3）电桥电路的应用举例图9.10热对流传感器的恒温电路9.2传感器信号检测电路3.放大电路（1）反相放大器图9.11（a）所示为反相放大器的基本电路。9.2传感器信号检测电路（a）（b）（c）图9.11放大电路9.2传感器信号检测电路（2）同相放大器图9.11（b）是同相放大器的基本电路。（9—8）9.2传感器信号检测电路（3）差动放大器图9.11（c）是差动放大器的基本电路。两个输入信号U1和U2分别

5、经R1和R2输入到运算放大器的反相输入端和同相输入端，输出电压则经RF反馈到反相输入端。9.2传感器信号检测电路（4）运算放大器的典型应用图9.12ISO100型光电耦合放大器的原理框图9.2传感器信号检测电路4.电荷放大器电荷放大器是一种带电容负反馈的高输入阻抗、高放大倍数的运算放大器，其优点在于可以避免传输电缆分布电容的影响。9.2传感器信号检测电路图9.13电荷放大器等效电路9.2传感器信号检测电路电荷放大器的输出电压公式（9—10）由于K值很大，故（1+K）Cf>>Ca+C0+Ci，则上式（9-10）可以简化为（9—11）9.2传感器

6、信号检测电路5.噪音的抑制（1）噪声产生的根源噪声就是测量系统电路中混入的无用信号，按噪声源的不同，噪声可分为2种：①内部噪声由传感器或检测电路元件内部带电微粒的无规则运动产生的，例如热噪声、散粒噪声以及接触不良引起的噪声等。②外部噪声由传感器检测系统外部人为或自然干扰造成的。9.2传感器信号检测电路（2）噪声的抑制方法噪声的抑制方法主要有以下几种：①选用质量好的元器件。②屏蔽屏蔽就是用低电阻材料或磁性材料把元件、传输导线、电路及组合件包围起来，以隔离内外电磁或电场的相互干扰。屏蔽可分为3种，即电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。9.2传感器信号检

7、测电路③接地电路或传感器中的地指的是一个等电位点，它是电路或传感器的基准电位点，与基准电位点相连接，就是接地。④隔离前后两个电路信号端直接连接，容易形成环路电流，引起噪声干扰。这时，常采用隔离的方法，把两个电路的信号端从电路上隔开。⑤滤波滤波电路或滤波器是一种能使某一种频率顺利通过而另一部分频率受到较大衰减的装置。因传感器的输出信号大多是缓慢变化的，因而对传感器输出信号的滤波常采用有源低通滤波器，它只允许低频信号通过而不能通过高频信号。