一、传感器常见的几种输出信号
常用的输出信号可以分为三种,分别是是增量码信号、绝对码信号和开关信号。这三者在各有利弊。
增量码信号:是指被测量值与传感器输出信号的变化周期数成正比,即输出量值的大小由信号变化的周期数的增量决定。一般光栅位移传感器、磁栅位移传感器、激光位移传感器等采用干涉法等测量位移时,传感器输出的信号为增量码信号。
绝对码信号:是一种与被测对象的状态相对应的信号。如码盘,它的每一个角度方位对应于一组编码,这种编码称为绝对码。绝对码信号有很强的抗干扰能力,不管测量过程中发生什么情况,干扰过后,一种状态总是对应于一组确定的编码。
开关信号:开关信号只有0和1两个状态,可视为绝对码只有一位编码时的特例。如行程开关、光电开关等传感器的输出就是开关信号。
二、传感器的信号调解
传感元件(传感器)将有用的物理信号转换为电信号,例如:用于测量压力的压阻桥、用于检测超声波的压电传感器以及用于测量气体浓度的电化单元等。传感元件产生的电信号都很小,并且为非理想状态,例如:温度漂移和非线性传输函数等。
传感器模拟前端和传感器信号调节器,用于把这些传感元件所产生的小信号放大到可用水平。传感器包含完整的信号调节电路,以及可刺激传感元件、管理功率并与外部控制器连接的一些电路。
为了实现信号调节或更高层次的监测,通常需要测量多个传感器元件的输出。举例来说,处理一个典型压阻桥的输出,就需要同时测量压阻桥和温度传感器的输出。此外,热电偶的输出处理,要求同时测量热电偶的输出和传感器的输出,测量接头的温度。对接头温度的测量是为了完成冷接头补偿。同一信号调整器处理多个感测元件的情形称为“多模态信号调整器”。
传感器信号调节的另一个方面是发生信号调节的电域。传感器的电阻桥传感元件的信号调节发生在模拟域内。在传感器中,信号调节同时发生在模拟和数字域内。后一种情况被称作“混合信号信号调节”。
混合信号调节器的一个关键组成部分是模数转换器(ADC)。在信号达到智能补偿模块以前,两个传感元件始终都有独立的信号通路。之后,该模块组合这两个信号,产生经过处理之后的输出。