【正文】 ? USB接口包含＋ 5V的電源線與地線 ，所以外設(shè)可從集線器獲得 500mA以下的電流 。 它的輸入是計(jì)算機(jī)送出的數(shù)字量 ， 它的輸出是與數(shù)字量相對(duì)應(yīng)的電壓或電流 。 AD524即是常用的一種集成可編程增益控制測(cè)量放大器 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 傳感器的信號(hào)采集與處理 程控增益放大器 工程上常采用改變放大器增益的方法來實(shí)現(xiàn)不同幅度信號(hào)的放大 。 在電流輸出和頻率輸出傳感器中 ， 除了少數(shù)直接利用電流或頻率輸出信號(hào)外 ， 大多數(shù)是分別配以電流 — 電壓變換器或頻率 — 電壓變換器 ，從而將它們轉(zhuǎn)換成電壓輸出型傳感器 。 CMOS模擬采樣開關(guān) 傳感器的信號(hào)采集與處理 傳感器的信號(hào)采集與處理 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 ? 放大器 從傳感器來的信號(hào)有許多是毫伏級(jí)的微弱信號(hào) ， 須經(jīng)放大才能進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換 。 它的控制端處于 “ 有效 ” 狀態(tài)時(shí) ， 模擬開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài) ， 導(dǎo)通電阻約幾歐至幾百歐 （ 視型號(hào)而定 ） 。 當(dāng)線圈通以額定電流后 ， 干簧管中的兩根常開彈簧片互相吸引而吸合 。 傳感器的信號(hào)采集與處理 4. 4~20mA兩線制儀表 兩線制儀表的另一好處是：可以在儀表內(nèi)部通過電容在電流信號(hào)傳輸線上疊加數(shù)字脈沖信號(hào) ， 作為一次儀表的串行控制信號(hào)和數(shù)字輸出信號(hào) ， 以便遠(yuǎn)程讀取 ， 成為網(wǎng)絡(luò)化儀表 。 傳感器的信號(hào)采集與處理 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 所謂二線制儀表是指儀表與外界的聯(lián)系只需兩根導(dǎo)線 。 由于電流信號(hào)不易受干擾 ， 且便于遠(yuǎn)距離傳輸 （ 可以不考慮線路壓降 ） ，所以在一次儀表中多采用電流輸出型 。 ?為了使接近開關(guān)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作 ， 請(qǐng)務(wù)必進(jìn)行定期的維護(hù) ， 包括被檢測(cè)物體和接近開關(guān)的安裝位置是否有移動(dòng)或松動(dòng) ， 接線和連接部位是否接觸不良 ， 是否有金屬粉塵粘附等 。 若 IKA大于繼電器 KA的額定吸合電流 ， 則繼電器 KA能夠可靠吸合 。 傳感器的準(zhǔn)確選擇和使用 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 利用金屬材料制成容器 ， 將需要防護(hù)的電路包圍在其中 ， 可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合干擾的方法稱為屏蔽 。 電解電容旁邊并聯(lián)一個(gè)電感很小的 1000pF~電容 （ 獨(dú)石電容 ） ， 用來消除高頻噪聲 。 a）單節(jié) RC濾波器與放大器的連接 b）雙節(jié) RC濾波器 c）低通濾波器圖形符號(hào) d）頻率特性 傳感器的準(zhǔn)確選擇和使用 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 （ 2） 交流電源濾波器 常用 LC交流電源濾波器（ 又稱為電源線 EMI濾波器 ）來抑制混入電源的噪聲 。 電磁干擾濾波器屬于低通濾波器 ， 包括電源線濾波器和信號(hào)線濾波器等 ， 它們?cè)试S 有用信號(hào)通過 ，阻止干擾信號(hào)通過 ， 使傳入 （ 或傳出 ） 設(shè)備的噪聲值不超過規(guī)定的規(guī)定值 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 傳感器的準(zhǔn)確選擇和使用 （ 2） 電磁場(chǎng)引起的干擾 動(dòng)力輸電線路對(duì)傳感器信號(hào)線的干擾 C C2為輸電線與傳感器兩根信號(hào)線之間的電容 ， 若 C1=C2， 輸電線與傳感器信號(hào)線距高相等 ， Zi1=Zi2（ 儀器輸入阻抗對(duì)稱 ） ， 則干擾源 UNo1和 UNo1對(duì)兩根信號(hào)線的干擾大小相等 ， 相位相同 ， 屬于共模干擾 。 S/N=10lg（ PS / PN ） =20lg（ US / UN ） （ dB） 在檢測(cè)過程中 ， 應(yīng)盡量提高信噪比 ， 以減少噪聲對(duì)測(cè)量的影響 。 x y ΔK 零漂 O 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 ? 噪 聲 無用的背景信號(hào)與被測(cè)信號(hào)疊加在一起 ， 稱之為噪聲（ Noise） 。 y x ymax y0 xmax 不靈敏區(qū)（死區(qū)） ΔHmax O 正向 反向 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 傳感器的準(zhǔn)確選擇和使用 ? 穩(wěn)定性（ Regulation） 穩(wěn)定性包括：穩(wěn)定度 、 環(huán)境影響量 。 分辨率 :將分辨力除以儀表的滿量程就是儀表的分辨率（ %） 。 對(duì)數(shù)字儀表而言 ， 如果沒有其他附加的說明 ， 一般可以認(rèn)為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力 。 電流輸出型溫度傳感器能產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流作為輸出 ，AD590是電流輸出型溫度傳感器的典型產(chǎn)品 。 熱敏電阻用于 CPU的溫度測(cè)量 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 溫度傳感器 熱由阻主要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來測(cè)量溫度的 。前者是 電阻值隨溫度 升高而增大；后者是電阻值隨溫度升高而減小 。 標(biāo)志孔 光纖耦合器 傳輸光纖 出射光纖 光纖式光電開關(guān)應(yīng)用 ? 遮斷型光纖光電開關(guān)對(duì) IC芯片引腳進(jìn)行檢測(cè) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 光纖傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 磁感應(yīng)開關(guān) 活塞行程 磁性環(huán) 磁感應(yīng)式接近開關(guān) 又稱磁敏開關(guān) ， 主要對(duì)氣缸活塞行程進(jìn)行非接觸式檢測(cè) 。 反射鏡 被測(cè)物體 偏振光 發(fā)射光 3. 反射鏡反射型光電開關(guān) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 光電傳感器 漫反射型光電開關(guān) 集光發(fā)射器和光接受器于一體 。 表壓壓力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 光電傳感器 1. 遮斷式光電開關(guān) 遮斷式光電開關(guān) 由相互分離且相對(duì)安裝的光發(fā)射器和光接受器組成 。 固定端 F 懸臂梁彈性元件 S型彈性元件 3. 彈性敏感元件 測(cè)力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 F 應(yīng)變片 F F 4. 應(yīng)變式荷重傳感器 應(yīng)變式荷重傳感器主要用來測(cè)力和稱重 。 2. 電橋平衡電路 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 測(cè)力傳感器 F F 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類： （ 1）將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專用應(yīng)變式傳感器。 C1 C2 測(cè)力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 金屬箔式應(yīng)變片 金屬絲式應(yīng)變片 1. 應(yīng)變片 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形 ， 其電阻值也將隨之發(fā)生變化 ， 這種現(xiàn)象稱為 應(yīng)變效應(yīng) 。 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣 。 底層和頂層多晶硅固定不動(dòng) ， 中間層多晶硅是一個(gè)可以上下振動(dòng)的振動(dòng)片 。 電荷量與所受的動(dòng)態(tài)力成正比 ， 只要用電荷放大器測(cè)出電荷的變化量就可測(cè)量出動(dòng)態(tài)力的變化量 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 加速度傳感器 2． 壓電晶片 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時(shí) ， 內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象 ， 同時(shí)在其表面會(huì)產(chǎn)生電荷 ， 產(chǎn)生的電荷量與所受外力的大小成正比；當(dāng)外力去掉后又重新回到不帶電的狀態(tài) ， 這種現(xiàn)象稱為 壓電效應(yīng) 。 加速度傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 1． 壓電式振動(dòng)加速度傳感器 壓電式振動(dòng)加速度傳感器是一種接觸式測(cè)量的傳感器 。 7. 霍爾效應(yīng) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 速度傳感器 用于非金屬轉(zhuǎn)件速度的測(cè)量 齒盤每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒 ， 光電斷續(xù)器就輸出一個(gè)脈沖 。 隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng) ， 霍爾 IC輸出一串脈沖 ， 且轉(zhuǎn)速越快 ，脈沖頻率 f（ Hz） 越大 。 齊平式安裝 非齊平式安裝 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 電感式接近開關(guān) 接近開關(guān)的術(shù)語解釋（ 3） 響應(yīng)頻率 f 按規(guī)定 ， 在 1秒的時(shí)間間隔內(nèi) ， 接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大次數(shù) ， 重復(fù)頻率大于該值時(shí) ， 接近開關(guān)無反應(yīng) 。 回差值 動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值 。 這種 接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體 。 之所以設(shè)置 A、 B兩個(gè)傳感器 ，是因?yàn)橐@得齒輪是正傳還是反轉(zhuǎn)的信息 。 PA PB 90? 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 速度傳感器 若金屬轉(zhuǎn)軸表面有槽或齒 ， 則可在其旁邊非接觸地安裝電渦流式傳感器用于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量 ， 當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 傳感器周期地改變著與轉(zhuǎn)軸表面之間的距離 ， 于是傳感器輸出頻率也周期性地發(fā)生變化 ， 可以用頻率計(jì)測(cè)量出變化的重復(fù)頻率 ， 從而測(cè)出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速 。有測(cè)速發(fā)電機(jī)模擬測(cè)速、光電編碼器數(shù)字測(cè)速、電渦流測(cè)速及霍爾測(cè)速等。 細(xì)分前 ， 編碼器的分辨力只有一個(gè)分辨角的大小 。 當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時(shí) ， A信號(hào)超前 B信號(hào) 90?；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時(shí) ， B信號(hào)超前 A 信號(hào)90?。 ／ 24＝ 176。） Ui VCC GND OUT θ 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 角位移傳感器 2. 編碼器 ? 軸式 套式 電信號(hào) 二進(jìn)制編碼 脈沖 ? ? 外觀 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測(cè)與傳感器 位置反饋 ? x 通過測(cè)量滾珠絲杠的角位移 ?， 間接獲得工作臺(tái)的直線位移 x， 構(gòu)成 位置半閉環(huán) 伺服系統(tǒng) 。 采用 4倍頻技術(shù)后 ， 計(jì)數(shù)脈沖的頻率提高了 4倍 ， 相當(dāng)于原光柵的分辨力提高了 3倍 ， 測(cè)量步距是原來的 1/4，較大地提高了測(cè)量精度 。因?yàn)槟枟l紋對(duì)柵距的放大作用 ，摩爾條紋