第6章

傳感器與檢測系統的信號處理技術電子工業出版社6.1電橋電路6.1.1直流電橋6.1電橋電路6.1電橋電路2．等臂雙臂工作電橋6.1電橋電路3．等臂全橋工作電橋根據電橋的加減速特性可知，組成等臂全橋測量電路，靈敏度最高，輸出電壓最大。直流電橋后續的放大電路可采用差動輸入的運算放大器，對精度要求高的可選用測量放大器，具體可參照6.2.2節。6.1電橋電路例6.1

采用阻值350、靈敏度系數K=2.0的金屬電阻應變片和阻值為350的固定電阻組成電橋供橋電壓為8V，并假定負載電阻無窮大。當應變片上的應變為1000μ時，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋及全橋工作時的輸出電壓。6.1電橋電路2．電阻交流電橋6.1電橋電路3．電感電橋6.1電橋電路4．電容電橋6.2信號的放大與隔離6.2.1運算放大器1．反相放大器2．同相放大器6.2信號的放大與隔離6.2.2測量放大器1．測量放大器的結構與特性6.2信號的放大與隔離2．測量放大器集成電路6.2信號的放大與隔離（2）護衛（Guard）端的連接。當測量放大器通過電纜與信號源連接時，電纜的屏蔽層應連接測量放大器的護衛端。如果電纜的屏蔽層不接護衛端而接地，如圖6.2信號的放大與隔離（3）R端、S端的連接。測量放大器通常設有R端和S端，如圖6.2信號的放大與隔離AD612與測量電橋連接如圖6.2信號的放大與隔離2．增益電阻切換型這種放大器是采用可編程控制的多路開關來切換放大器中決定增益的電阻，以此改變放大器的增益。6.2信號的放大與隔離6.2.4隔離放大器在自動檢測系統中，人們希望在輸入通道中把工業現場傳感器輸出的模擬信號與檢測系統的后續電路隔離開來，即無電的聯系，這樣可以避免工業現場送出的模擬信號帶來的共模電壓及各種干擾對系統的影響。解決模擬信號的隔離問題要比解決數字信號的隔離問題困難得多。目前，對于模擬信號的隔離廣泛采用隔離放大器。6.2信號的放大與隔離1．AD277型雙隔離式放大器6.2信號的放大與隔離2．AD210型三隔離式放大器6.3信號的變換6.3.1電壓與電流轉換1．電壓轉換為電流（V/I轉換器）若要求Vimax＜30mV，可在14、15腳間跨接以下電阻：若要求30mV<Vimax<60mV，可在15、16腳間跨接以下電阻：6.2信號的放大與隔離下圖是微機皮帶秤的信號變送與轉換電路圖，圖中左下角R01～R04為電阻應變式稱重傳感器連接成的電橋，電橋電源電壓U24由基準電壓源和輔助放大器提供，U24為：6.2信號的放大與隔離6.3.2電壓與頻率的相互轉換LM31系列用做V/F轉換時的簡化功能框圖如圖6.2信號的放大與隔離當開關K斷開后，CL通過RL放電，使VC下降。當放電過程持續T1時間，VC下降到小于Vi時，輸入比較器再次啟動單脈沖定時器又產生一個寬tos的脈沖，開關K再次閉合，CL再次充電，如此循環，3腳輸入脈寬為tos，周期為T的方波。頻率fout的大小為：6.2信號的放大與隔離LM331用作V/F轉換6.2信號的放大與隔離所示是由LM331構成的F/V轉換電路，輸入頻率fIN脈沖的每個下降沿引起輸入比較器觸發單脈沖定時電路，產生一個固定寬度為tos的脈沖，在tos期間，電流源Is在RL上產生電壓，在無CL情況下，