【正文】 。差動(dòng)放大器的基本電路圖如圖 。 圖 差動(dòng)放大器的基本電路圖 若 R1=R2， R3=RF，則輸出電壓為： 2()O F IIU R R U U? ? ?（ ） 差動(dòng)放大器的優(yōu)點(diǎn)是抑制共模信號(hào)的能力和抗干擾能力強(qiáng)。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 （ 2） 阻抗匹配器 ? 傳感器輸出阻抗都比較高，比一般電壓放大電路的輸入阻抗要大得多，若將傳感器直接與放大電路進(jìn)行連接，則信號(hào)衰減很大，甚至不能正常工作。 ? 常常使用高輸入阻抗低輸出阻抗的阻抗匹配器。常用的阻抗匹配器是半導(dǎo)體阻抗匹配器、場(chǎng)效應(yīng)管阻抗匹配器。 ? 半導(dǎo)體阻抗匹配器，實(shí)際上是共集電極放大電路，又稱為射極輸出器。射極輸出器的輸出相位與輸入相位相同，放大倍數(shù)略小于 1，輸入阻抗高，輸出阻抗低。 ? 場(chǎng)效應(yīng)管阻抗匹配器，其輸入阻抗高達(dá) 1012Ω以上，而且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，得到了廣泛的應(yīng)用。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 （ 3） 電橋電路 ? 電橋電路是傳感器系統(tǒng)中經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)換電路，主要用來(lái)把電阻、電容、電感的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流。 ? 根據(jù)其供電電源性質(zhì)的不同，可分為直流電橋、交流電橋。 ? 直流電橋主要用于電阻式傳感器，交流電橋可用于電阻、電容及電感式傳感器。電橋的基本電路圖如圖 。 R1R34RR2U1圖 電橋的基本電路圖 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 ? 電阻構(gòu)成電橋電路的橋臂，橋路的一對(duì)角線接工作電源，另一對(duì)角線是輸出端。電橋的輸出電壓為 ： 2 4 1 31 2 3 4( ) ( )R R R RU o U iR R R R???? （ ） ? 當(dāng)電橋的輸出電壓為 0時(shí)，電橋平衡，由此可知電橋的平衡條件為R1R3=R2R4。 ? 當(dāng)電橋的四個(gè)橋臂的阻抗由于被測(cè)量引起變化時(shí)，電橋平衡被打破，此時(shí)電橋的輸出與被測(cè)量有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 ? 項(xiàng)目實(shí)施 2. 知識(shí)鏈接 （ 1） 傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn) ? 由于傳感器種類繁多，其輸出信號(hào)也各不相同。所以了解傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)對(duì)于接口電路尤其重要。傳感器接口電路特點(diǎn)主要表現(xiàn)為： ① 傳感器輸出信號(hào)微弱，不易于檢測(cè)。 ② 傳感器的輸出阻抗較高，會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)衰減。 ③ 傳感器輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍寬，輸出信號(hào)會(huì)受到環(huán)境因素的影響，影響到測(cè)量的精度。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 （ 2） 抗干擾技術(shù) ? 在實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的工作環(huán)境是比較復(fù)雜和惡劣的，它的輸出信號(hào)微弱，并且與電路之間的連接具有一定的距離，這時(shí)傳送信號(hào)的電纜電阻和傳感器的內(nèi)阻以及放大電路等產(chǎn)生的干擾，再加上環(huán)境噪聲，周圍磁場(chǎng)、電廠都會(huì)對(duì)電路造成干擾，影響其正常工作。 ? 干擾又稱噪聲，是傳感器系統(tǒng)中混入的無(wú)用信號(hào)。主要分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲，內(nèi)部噪聲是由傳感器內(nèi)部元件所產(chǎn)生的；外部噪聲是由外部人為因素或自然干擾產(chǎn)生的。而把消除或削弱各種干擾的方法，稱為 抗干擾技術(shù) 。 ? 為了保證傳感器電路能最精確的工作，必須削弱或防止干擾的影響。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 ① 屏蔽技術(shù) 利用低電阻材料制成容器狀，將需要防護(hù)部分包起來(lái)，割斷電場(chǎng)、磁場(chǎng)的耦合通道，防止靜電或電磁的相互感應(yīng)。主要有靜電屏蔽、電磁屏蔽、磁屏蔽、驅(qū)動(dòng)屏蔽等。 ② 接地技術(shù) 接地是保證安全的一種方法，一般情況，接地技術(shù)是與屏蔽相關(guān)聯(lián)的，如果接地不當(dāng)，可能會(huì)引起更大的干擾。 接地主要有信號(hào)接地、負(fù)載接地。在強(qiáng)電技術(shù)中，一般將設(shè)備外殼和電網(wǎng)零線接大地；弱電技術(shù)中，把電信號(hào)的基準(zhǔn)電位點(diǎn)稱為“地”，依據(jù)“一點(diǎn)接地”原則，將電路中不同的地線接入同一點(diǎn)。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 ③ 優(yōu)質(zhì)元件 選用質(zhì)量好的元器件。 ④ 浮置 浮置又稱浮空，是指電路的公共線不接機(jī)殼也不接大地的一種抗干擾技術(shù)。 ⑤ 濾波 濾除無(wú)用的頻率信號(hào)。分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。 項(xiàng)目 3 傳感器接口電路 ? 項(xiàng)目總結(jié) 1. 知識(shí)重點(diǎn)： ? 傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)； ? 常見的傳感器接口電路； ? 接口電路中干擾及抑制方法 。 2. 實(shí)踐技能： ? 會(huì)設(shè)計(jì)常見接口電路的原理； ? 能制作與調(diào)試常見的接口電路 。 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 閱讀材料 1. 傳感器的發(fā)展 2. 中國(guó)傳感器發(fā)展前景 3. 傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 一 、 填空 1. 隨機(jī)誤差的概率分布一般是 （ ） 分布 。 2. 按測(cè)量方式分類有 （ ） 、 零位式測(cè)量和微差式測(cè)量 。 3. 測(cè)量誤差的表示方法有絕對(duì)誤差和 （ ） 。 4. 傳感器的引用誤差值等于 （ ） 與量程之比 。 5. 儀表的精度等級(jí)是最大絕對(duì)允許誤差除以 （ ） 乘以 100%。 6. 按獲得測(cè)量結(jié)果的方法分類有直接測(cè)量 、 （ ） 、 組合測(cè)量 。 7. 按出現(xiàn)的規(guī)律 ， 誤差可分為系統(tǒng)誤差 、 （ ） 、 粗大誤差 。 8. 傳感器輸入量一般是 （ ） 量 ， 轉(zhuǎn)換成的輸出量是電量 。 9. 精確度是 （ ） 度和準(zhǔn)確度的總和 。 10. （ ） 是檢測(cè)系統(tǒng)靜態(tài)特性的一個(gè)基本參數(shù) ， 其定義是輸出量增量與引起該增量的輸入量增量之比 。 正態(tài) 偏差式測(cè)量 相對(duì)誤差 示值絕對(duì)誤差 量程范圍 間接測(cè)量 隨機(jī)誤差 非電 精密 靈敏度 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 11. 傳感器中測(cè)量電路對(duì)某干擾的補(bǔ)償結(jié)果是使測(cè)量電路的輸出 （ ） 。 12. 量程的數(shù)值等于被測(cè)量的上限值與 （ ） 之差 。 13. 為了使用目的所采用的接近真值的值代替真值 ， 它與真值誤差可忽略不計(jì) ， 這樣的值稱為 （ ） 。 14. 當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸入和輸出有不同的量綱時(shí) ， 其量綱可用輸入量綱與（ ） 之比來(lái)表示 。 15. 為了使用的方便 ， 常常需要對(duì)曲線進(jìn)行線性化 ， 把線性化得到的直線稱為理想直線 。 定度曲線和理想曲線的最大偏差與測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)稱全量程輸出范圍之比稱為測(cè)試系統(tǒng)的 （ ） 。 不受干擾影響 下限值 約定真值 輸出量綱 線性度模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 二 、 判斷 1. 精度等級(jí)為 ， 前者的精度等級(jí)更高 。 （ ） 2. 絕對(duì)誤差是有正負(fù)的量 。 （ ） 3. 在工程測(cè)試系統(tǒng)中 ， 常以 3σ這個(gè)參數(shù)來(lái)表示測(cè)量精度 ， 稱為極限誤差 。 （ ） 4. 絕對(duì)誤差是有單位的量 。 （ ） 5. 絕對(duì)誤差通?？梢哉f(shuō)明測(cè)量質(zhì)量的好壞 。 （ ） 。 √ √ √ √ 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 三 、 計(jì)算 1. 測(cè)量某一質(zhì)量 G1=50g， 誤差為 δ1=2g， 測(cè)量另一質(zhì)量 G2=2kg， 誤差為δ2=50g， 問哪一次的測(cè)量效果好 ？ 解： 測(cè)量 50g的相對(duì)誤差為 11121 0 0 % 1 0 0 % 4 .0 %50G?? ? ? ? ? ?測(cè)量 2kg的相對(duì)誤差為 222501 0 0 % 1 0 0 % 2 . 5 %2022G?? ? ? ? ? ?∴ 12???第二次測(cè)量的效果好。 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 2. 某一溫度傳感器的精度為 %， 標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出范圍是 1~5V。 求： （ 1） 可能出現(xiàn)的最大誤差 Δmax（ 以電壓 V計(jì)算 ） 。 （ 2） 傳感器使用在滿量程的 1/2和 1/4時(shí) ， 分別計(jì)算產(chǎn)生的相對(duì)誤差 γ1和 γ2。 （ 3） 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果 ， 闡述減小測(cè)量的相對(duì)誤差有哪些方法 。 （ 1）可能出現(xiàn)的最大誤差 Δmax滿足 114% 0 . 2 % 0 . 2 7 %3nUaU? ? ? ? ? ?解： m a xm a x 1 0 0 % 0 .2 %nX? ?? ? ?其中， 5 1 = 4 VnX ?（ 3）減小測(cè)量的相對(duì)誤差方法：在選用儀表時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)量值的大小，在滿足被測(cè)量數(shù)值范圍的前提下，盡可能選擇 量程小 的儀表。 ∴ m a x 4 % = 08V? ? ?（ 2）滿量程的 1/2和 1/4，即 123 V 2 VUU??，224% 0 .2 % 0 .4 0 %2nUaU? ? ? ? ? ?模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 3. 現(xiàn)有 A溫度表量程為 0~600℃ ， 精度等級(jí)為 ； B溫度表量程為0~400℃ ， 精度等級(jí)為 。 問上述哪只表能檢定一臺(tái)精度等級(jí)為 ， 量程為 0~100℃ 的溫度表 ？ 11600% 2 . 5 % 1 5 % 1 %100nTaT? ? ? ? ? ? ?解： （ 1）使用 A溫度表測(cè)量 100℃ ，其相對(duì)誤差為 39。22400% 0 . 0 1 % 0 . 0 4 % 1 %100nTaT? ? ? ? ? ? ?（ 2）使用 B溫度表測(cè)量 100℃ ，其相對(duì)誤差為 ∴ 12???使用 B溫度表能檢定精度等級(jí)為 ，量程為 0~100℃ 的溫度表。 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 四 、 簡(jiǎn)答 1. 傳感器接口電路的作用是什么 ？ 答：傳感器接口電路的作用：完成傳感器輸出電信號(hào)的處理，是傳感器與后續(xù)電路的連接環(huán)節(jié)，其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。 模塊 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本知識(shí) ? 課堂訓(xùn)練 四 、 簡(jiǎn)答 2. 常見接口電路有哪些 ？ 功能怎樣 ？ 答：常見接口電路： （ 1）放大電路：主要將傳感器輸出的微弱的直流信號(hào)或交流信號(hào)放大到合適的程度。 （ 2）阻抗匹配器：防止信號(hào)衰減。 （ 3）電橋電路：把電阻、電容、電感的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流。