检测系统设计课件

机电一体化系统设计学院：扬州大学机械学院学院：扬州大学机械学院主讲：曾主讲：曾 励励2011.92011.91212机电一体化系统设计学院：扬州大学机械学院第2章 检测系统设计2.1 概述2.2 机电一体化常用传感器 2.3 信号放大电路 2.4 信号变换电路 2.5 信号调制与解调电路 2.6 信号的滤波电路2.7 数字式传感器信号检测电路 第2章 检测系统设计2.1 概述2.1 概述检测系统检测系统是用于是用于检测有关外界有关外界环境及自身状境及自身状态的各种物理量及其的各种物理量及其变化，化，并将并将这些信号些信号转换成成电信号，然后再通信号，然后再通过相相应的的电路将所需路将所需要的信号要的信号检测出来，反出来，反馈给控制装置并控制装置并显示。示。实现上述功能的上述功能的传感器及相感器及相应的信号的信号检测与与处理理电路，就构成路，就构成了机了机电一体化系一体化系统中的中的检测系系统。v检测系系统检测的有关物理量有：的有关物理量有：力力、温度温度、距离距离、变形形、位位置置、功率功率等。等。v检测系系统中中应用了用了变换、放大放大、调制与解制与解调、滤波波、运算运算等等电路。路。2.1 概述检测系统是用于检测有关外界环境及自身状态的各种2.1 概述检测系系统有：有：模模拟传感感检测系系统、数字数字传感感检测系系统模拟式传感器检测系统模拟式传感器检测系统采用采用输出信号出信号为模模拟信号的信号的传感器（如磁感器（如磁电式、式、电阻式、阻式、电感式、感式、热电式等）构成的式等）构成的检测系系统。电参量式参量式传感器，感器，则需需通通过基本基本转换电路将其路将其转换为电量量(电压、电流、流、电荷等荷等)。传感器的感器的输出已是出已是电量，量，则不需要基本不需要基本转换电路。路。数字式传感器检测系统数字式传感器检测系统采用采用输出信号出信号为增量增量码信号的信号的传感器（如光感器（如光栅、磁、磁栅、容、容栅、感感应同步器等）构成的同步器等）构成的检测系系统。传感器的感器的输出出经放大、整放大、整形后形成数字脉冲信号。形后形成数字脉冲信号。为了提高了提高仪器分辨率，常常采用器分辨率，常常采用细分的方法，使分的方法，使传感器的感器的输出出变化化1/n周期周期时计一个数，称一个数，称为n细分数分数。细分分电路路还常同常同时完成整形作用。完成整形作用。2.1 概述检测系统有：模拟传感检测系统、数字传感检测系统典型模拟式传感器检测系统典型模拟式传感器检测系统 典型模拟式传感器检测系统 数字式传感器检测系统数字式传感器检测系统 数字式传感器检测系统 2.1 概述对检测系统的基本要求对检测系统的基本要求:v精度、灵敏度和分辨率高，精度、灵敏度和分辨率高，v线性、性、稳定性和重复性好，定性和重复性好，v抗干抗干扰能力能力强，v静、静、动态特性好。特性好。为了适了适应机机电一体化一体化产品的特点并品的特点并满足机足机电一体化一体化设计的需要，的需要，还对传感器及其感器及其检测系系统提出了一些特殊要求，如体提出了一些特殊要求，如体积小、小、质量量轻、价格便宜、便于安装与、价格便宜、便于安装与维修、耐修、耐环境性能好等。境性能好等。2.1 概述对检测系统的基本要求:2.2 机电一体化常用传感器1.1.传感器的组成传感器的组成一般由敏感元件、一般由敏感元件、转换元件和基本元件和基本转换电路三部分路三部分组成。成。（1）敏感元件）敏感元件 直接感受被直接感受被测量，并以确定关系量，并以确定关系输出某一物理量。出某一物理量。（2）转换元件元件 将敏感元件将敏感元件输出的非出的非电物理量（如位移、物理量（如位移、应变、光、光强等等）转换成成电参量（如参量（如电阻、阻、电感、感、电容等）。容等）。（3）基本）基本转换电路路 将将电参量参量转换成便于成便于测量的量的电量。量。一、传感器的组成及基本特征一、传感器的组成及基本特征 2.2 机电一体化常用传感器1.传感器的组成一、传感器的组成2.2.传感器的基本特性传感器的基本特性（1）传感器的静态特性1）线性度性度将将传感器感器实际测出的出的输出出-输入校准曲入校准曲线与某一与某一选定定拟合直合直线不不吻合程度的最大吻合程度的最大值称称为传感器的感器的线性度，性度，计算公式算公式为一、传感器的组成及基本特征一、传感器的组成及基本特征 2.传感器的基本特性一、传感器的组成及基本特征 （1）传感器的静态特性2）灵敏度）灵敏度传感器的灵敏度是感器的灵敏度是传感器在感器在稳定条件下，定条件下，输出量增量与被出量增量与被测输入量增量之比。即入量增量之比。即3）迟滞滞迟滞表明滞表明传感器感器输入量增大行程期入量增大行程期间（正行程）、（正行程）、输入量减小入量减小行程期行程期间（反行程），（反行程），输出出-输入曲入曲线不重合的程度。不重合的程度。迟滞滞误差（也叫回程差（也叫回程误差）一般以差）一般以满量程量程输出的百分数表示，由出的百分数表示，由实验方法确定，其表达式方法确定，其表达式为（1）传感器的静态特性2）灵敏度（1）传感器的静态特性4）重复性）重复性重复性表示重复性表示传感器在同一工作条件下，被感器在同一工作条件下，被测输入量按同一方向入量按同一方向做全程做全程连续多次重复多次重复测量量时，所得，所得输出出值的一致程度。的一致程度。它是反映它是反映传感器精度的一个指感器精度的一个指标，常用，常用绝对误差表示，由差表示，由实验方法来确定。重复性方法来确定。重复性误差用差用满量程量程输出的百分数表示，即出的百分数表示，即（1）传感器的静态特性4）重复性（1）传感器的静态特性5）分辨力）分辨力传感器能感器能检测到的最小到的最小输入增量称分辨力，在入增量称分辨力，在输入零点附近的入零点附近的分辨力称分辨力称为阈值。6）零漂）零漂传感器在零感器在零输入状入状态下，下，输出出值的的变化称零漂，零漂可用相化称零漂，零漂可用相对误差表示，也可用差表示，也可用绝对误差表示。差表示。7）精度（精确度）精度（精确度）表示表示测量量结果与被果与被测“真真值”的接近程度，精度一般用极限的接近程度，精度一般用极限误差来表示，或用极限差来表示，或用极限误差与差与满量程之比按百分数量程之比按百分数给出。出。（1）传感器的静态特性5）分辨力（2）传感器的动态特性1）时域性能指域性能指标时间常数：常数：输出出值上升到上升到稳态值的的63%所需的所需的时间；上升上升时间：输出出值从从稳态值的的10%上升到上升到90%所需的所需的时间；响响应时间：输出出值到达到达稳态值的的95%或或98%所需的所需的时间；超超调量量：在在过渡渡过程程中，若中，若输出量的最大出量的最大值y(tp)y()，则响响应无超无超调；若；若y(tp)y()，则响响应有超有超调，且，且（2）传感器的动态特性1）时域性能指标（2）传感器的动态特性2）频域性能指域性能指标通通频带：对数幅数幅频特性曲特性曲线上幅上幅值衰减衰减 3dB 时所所对应的的频率范率范围；工作工作频带或：幅或：幅值误差差为 5%或或 10%时所所对应的的频率范率范围；相位相位误差：在工作差：在工作频带范范围内相角内相角应小于小于 5或或 10，即，即为相位相位误差的大小。差的大小。（2）传感器的动态特性2）频域性能指标2.2 机电一体化常用传感器1 1位移传感器位移传感器（1）电感式传感器电感式感式传感器是基于感器是基于电磁感磁感应原理，能将被原理，能将被测非非电量的量的变化化转换为电感量感量变化的一种化的一种结构型构型传感器。感器。按其按其转换方式的不同，可分方式的不同，可分为 1）自感型）自感型电感式感式传感器感器2）互感型）互感型电感式感式传感器感器 二、常用传感器二、常用传感器 2.2 机电一体化常用传感器1位移传感器二、常用传感器 1）自感型）自感型电感式感式传感器感器（A）可变磁阻式电感传感器）可变磁阻式电感传感器可变磁阻式电感传感器由线圈、铁心和可变磁阻式电感传感器由线圈、铁心和活动衔铁等所组成。在铁心和活动衔活动衔铁等所组成。在铁心和活动衔铁之间保持一定的气隙铁之间保持一定的气隙。当线圈通以激磁电流时，其自感量当线圈通以激磁电流时，其自感量L与磁与磁路的总磁阻路的总磁阻Rm有关，即有关，即 L=W 2/Rm 若不考虑磁路的铁损，并忽略铁心的磁若不考虑磁路的铁损，并忽略铁心的磁阻，则总磁阻为阻，则总磁阻为 故故1）自感型电感式传感器（A）可变磁阻式电感传感器（B）电涡流式传感器）电涡流式传感器高频反射式涡电流传感器的高频反射式涡电流传感器的工作是利用金属导体在交工作是利用金属导体在交变磁场中的涡电流效应进变磁场中的涡电流效应进行的。行的。实验分析得出原线圈等效阻实验分析得出原线圈等效阻抗抗Z Z 值由于涡电流的影响，值由于涡电流的影响，其大小与金属导体的电导其大小与金属导体的电导率率、磁导率、磁导率、厚度、厚度h h、金属板与线圈的距离金属板与线圈的距离、激励电流角频率激励电流角频率等有关，等有关，可建立单值函数关系。可建立单值函数关系。（B）电涡流式传感器2）互感型）互感型电感式感式传感器感器互感型电感传感器是利用互感系数互感型电感传感器是利用互感系数M M的变化来反映被测量的变化。其的变化来反映被测量的变化。其实质是一个实质是一个变压器变压器。当变压器。当变压器初初级线圈级线圈输入稳定交流电源后，输入稳定交流电源后，次次级线圈级线圈便有便有感应电压感应电压产生并输出，产生并输出，该电压的大小随被测量的变化而该电压的大小随被测量的变化而变化。变化。差动变压器式电感传感器差动变压器式电感传感器是常用的是常用的互感型传感器，结构形式多样，互感型传感器，结构形式多样，其中以其中以螺管型螺管型应用较为普遍。应用较为普遍。差动变压器式电感传感器主要由差动变压器式电感传感器主要由线线圈圈、铁心铁心和和活动衔铁活动衔铁三个部分组三个部分组成。成。2）互感型电感式传感器互感型电感传感器是利用互感系数M的变化工作原理：工作原理：线圈包括线圈包括一个初级线圈一个初级线圈和和两个反接两个反接的次级线圈的次级线圈，当初级线圈中有交流，当初级线圈中有交流激励输入时，次级线圈中将会产生激励输入时，次级线圈中将会产生感应电动势感应电动势e e1 1和和e e2 2。由于两个次级线圈采用极性反接，因此，由于两个次级线圈采用极性反接，因此，传感器的输出电压为两者之差，即传感器的输出电压为两者之差，即e ey y=e=e1 1e e2 2活活动动衔衔铁铁能能改改变变线线圈圈之之间间的的耦耦合合程程度度。输输出出e ey y的的大大小小随随活活动动衔衔铁铁的的位位置置而而变变，输输出出特特性如图所示。性如图所示。优点：优点：差动变压器式电感传感器具有精确度高差动变压器式电感传感器具有精确度高（高达（高达0.1m0.1m数量级）；数量级）；线圈变化范围大（可扩大到线圈变化范围大（可扩大到100mm100mm）；）；稳定度好和使用方便。稳定度好和使用方便。工作原理：线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级（2 2 2 2）电容式位移传感器）电容式位移传感器）电容式位移传感器）电容式位移传感器电容式位移容式位移传感器是将被感器是将被测物理量物理量转换成成电容量容量变化的装置。化的装置。从物理学得知，由两个平行板从物理学得知，由两个平行板组成的成的电容器的容器的电容量容量为上式表明，当上式表明，当、或或发生生变化化时，都会引起，都会引起电容容C C的的变化。化。可以建立起可以建立起该参数和参数和电容量容量变化之化之间的的对应关系。关系。电容式容式传感器分感器分为极距极距变化型、面化型、面积变化型和介化型和介质变化型三化型三类，前面两种，前面两种应用用较为广泛，都可用作位移广泛，都可用作位移测量。量。（2）电容式位移传感器1）极距）极距变化型化型当极当极间介介质和两极板相互覆盖面和两极板相互覆盖面积保持不保持不变时，电容量容量C与极与极距距呈非呈非线性关系，当极距有微小性关系，当极距有微小变化化时，电容的容的变化量化量为传感器的灵敏度感器的灵敏度v极距极距变化型化型电容容传感器具有灵敏度高、感器具有灵敏度高、对被被测系系统影响小，可用于影响小，可用于动态非接触式非接触式测量等的量等的优点。适用于小位移（数百微米以下）的精确点。适用于小位移（数百微米以下）的精确测量。量。v这种种传感器有非感器有非线性特性，性特性，传感器的感器的杂散散电容容对灵敏度和灵敏度和测量精确度的量精确度的影响影响较大，大，电子子线路也比路也比较复复杂，使其，使其应用范用范围受到一定的限制。受到一定的限制。1）极距变化型2）面）面积变化型化型面面积变化型化型电容容传感器可用于感器可用于线位移及角位移位移及角位移测量。量。面面积变化型化型电容容传感器的原理是：当感器的原理是：当动板沿板沿x方向移方向移动时，起，起相互覆盖的面相互覆盖的面积变化，化，电容量也随之容量也随之变化。化。电容量容量为 传感器的灵敏度感器的灵敏度v面面积变化型化型电容容传感器的感器的优点是点是输出与出与输入成入成线性关系，但其灵敏度低性关系，但其灵敏度低于极距于极距变化型，适用于化型，适用于较大的直大的直线位移和角位移的位移和角位移的测量。量。2）面积变化型（3）光栅传感器1）光栅的结构原理）光栅的结构原理光栅是一种新型的位移检测元件；具光栅是一种新型的位移检测元件；具有精度高、响应速度较快的特点。有精度高、响应速度较快的特点。被广泛应用于大位移的精密测量与被广泛应用于大位移的精密测量与控制中。控制中。光栅由标尺光栅和指示光栅组成。光栅由标尺光栅和指示光栅组成。两光栅的两光栅的刻线密度相同刻线密度相同，指示光栅，指示光栅平行平行并并靠近靠近标尺光栅，二者的标尺光栅，二者的刻线相互倾斜一个刻线相互倾斜一个很小的角度很小的角度。当平行光垂直照射光栅时，。当平行光垂直照射光栅时，在光栅的另一面就会出现若干条与刻线垂在光栅的另一面就会出现若干条与刻线垂直的、明暗相间的直的、明暗相间的粗大条纹粗大条纹，称之为莫尔，称之为莫尔条纹。莫尔条纹具有位移放大作用，通过条纹。莫尔条纹具有位移放大作用，通过光电元件读出移动的莫尔条纹数目，就可光电元件读出移动的莫尔条纹数目，就可以知道光栅移过了多少个栅距，从而确定以知道光栅移过了多少个栅距，从而确定了位移量。了位移量。光栅测量原理光栅测量原理 1.1.标尺光栅标尺光栅 2.2.指示光栅指示光栅 3.4.3.4.光电光电元件元件莫尔条纹莫尔条纹（3）光栅传感器光栅测量原理 1.标尺光栅 2.指示光栅2)莫莫尔条条纹的特点：的特点：具有位移放大作用具有位移放大作用越小，越小，B越大，相当于把越大，相当于把栅距放大了距放大了1/倍倍。存在平均效存在平均效应由于莫由于莫尔条条纹是由光是由光栅的大量刻的大量刻线共同形成的，光敏元件接共同形成的，光敏元件接收的光信号是收的光信号是进入指示光入指示光栅视场内两光内两光栅线条条总数的数的综合平合平均效果。因此当某光均效果。因此当某光栅有局部或周期有局部或周期误差差时，由于平均效，由于平均效应，这些些误差的影响会大大地削弱。差的影响会大大地削弱。2)莫尔条纹的特点：光栅测量线位移原理光栅测量线位移原理1.1.标尺光栅标尺光栅 2.2.指示光栅指示光栅光栅测量线位移原理播放中播放中圆弧莫尔条纹单击准备演示单击准备演示播放动画播放动画播放中圆弧莫尔条纹单击准备演示播放动画光闸莫尔条纹播放动画播放动画播放中播放中光闸莫尔条纹播放动画播放中长光栅莫尔条纹播放动画播放动画长光栅莫尔条纹播放动画长光栅光闸莫尔条纹播放动画播放动画长光栅光闸莫尔条纹播放动画 图图2.56 2.56 光栅信号的四细分与辨向原理光栅信号的四细分与辨向原理 图2.56 光栅信号的四细分与辨向原理（4 4 4 4）感应同步器）感应同步器）感应同步器）感应同步器感感感感应应同步器是一种同步器是一种同步器是一种同步器是一种电电磁式的位移磁式的位移磁式的位移磁式的位移检测检测元件。它有元件。它有元件。它有元件。它有直直直直线线式式式式和和和和圆盘圆盘式式式式两种，直两种，直两种，直两种，直线线式由式由式由式由定尺定尺定尺定尺和和和和滑尺滑尺滑尺滑尺组组成；成；成；成；圆盘圆盘式由式由式由式由转转子子子子和和和和定子定子定子定子组组成。前者用于成。前者用于成。前者用于成。前者用于直直直直线线位移位移位移位移测测量，后者用于量，后者用于量，后者用于量，后者用于角度位移角度位移角度位移角度位移的的的的测测量，它量，它量，它量，它们们的工作原理相同。的工作原理相同。的工作原理相同。的工作原理相同。1 1）感）感）感）感应应同步器的同步器的同步器的同步器的结结构和工作原理构和工作原理构和工作原理构和工作原理感应同步器结构：感应同步器结构：感应同步器结构：感应同步器结构：vv长长尺叫定尺，短尺叫滑尺。滑尺和定尺相尺叫定尺，短尺叫滑尺。滑尺和定尺相尺叫定尺，短尺叫滑尺。滑尺和定尺相尺叫定尺，短尺叫滑尺。滑尺和定尺相对对平行安装。平行安装。平行安装。平行安装。v绕组在在长度方向的分布周期称度方向的分布周期称为节距，又称极距，用距，又称极距，用2表示。表示。v尺上的尺上的绕组均均为矩形矩形绕组，其中定尺，其中定尺绕组是是连续的，滑尺上的，滑尺上分布着两个励磁分布着两个励磁绕组，分，分别为正弦正弦绕组（sinsin绕组）和余弦）和余弦绕组（coscos绕组）。）。它它们在在长度方向相差度方向相差1/4节距。距。（4）感应同步器感应同步器工作原理：感应同步器工作原理：v当当对滑尺上某一滑尺上某一绕组施加施加给定定频率的交流率的交流电压时，由，由于于电磁感磁感应作用，在定尺作用，在定尺绕组中中产生感生感应电势。v定尺定尺绕组中感中感应的的总电势是滑尺上正弦是滑尺上正弦绕组和余弦和余弦绕组所所产生的感生的感应电势的矢量和。滑尺的矢量和。滑尺处于不同位置于不同位置时定尺定尺绕组中感中感应电势会随之会随之变化。如果把两尺化。如果把两尺绕组重重合的位置定合的位置定为位移的位移的0点，点，则定尺定尺绕组中感中感应电势与位与位移的关系可表示移的关系可表示为：感应同步器工作原理：检测系统设计课件2）感）感应同步器的工作方式同步器的工作方式鉴相法相法 在感在感应同步器滑尺的同步器滑尺的sin、cos两个两个绕组上分上分别施施加加频率相同、幅率相同、幅值相同相同，但相位相差，但相位相差90的正弦的正弦电压，即，即它在定尺它在定尺绕组中中产生的感生的感应电势分分别为则定子定子绕组感感应的的电势为只要只要测出余弦出余弦绕组电压和定子和定子绕组感感应电势之之间的相位差，就的相位差，就可得到位移。可得到位移。2）感应同步器的工作方式鉴幅法幅法 在感在感应同步器滑尺的同步器滑尺的sin、cos两个两个绕组上分上分别施施加加频率相同、幅率相同、幅值不同的正弦不同的正弦电压。此两个正弦。此两个正弦电压的幅的幅值又分又分别与与电气角成正、余弦关系，即气角成正、余弦关系，即其在定子其在定子绕组中中产生的感生的感应电动势为它它们在定尺在定尺绕组中感中感应的的电势是相减，是相减，则若若电气角已知，那么只要气角已知，那么只要测量出的幅量出的幅值，便可，便可间接地求出被接地求出被测位移位移值的大小。的大小。鉴幅法 在感应同步器滑尺的sin、cos两个绕组上分（5 5 5 5）旋转变压器）旋转变压器）旋转变压器）旋转变压器旋旋旋旋转变压转变压器是一种将机械器是一种将机械器是一种将机械器是一种将机械转转角角角角变换为变换为与与与与该转该转角呈某一函数关系角呈某一函数关系角呈某一函数关系角呈某一函数关系的的的的电电信号的精密微信号的精密微信号的精密微信号的精密微电电机。机。机。机。从原理上从原理上从原理上从原理上讲讲它相当于一个将一、二它相当于一个将一、二它相当于一个将一、二它相当于一个将一、二次次次次绕组绕组分分分分别别放置在定子和放置在定子和放置在定子和放置在定子和转转子上的可子上的可子上的可子上的可转动转动的的的的变压变压器。器。器。器。1 1）旋）旋）旋）旋转变压转变压器的器的器的器的结结构构构构旋旋旋旋转变压转变压器的器的器的器的结结构和两相构和两相构和两相构和两相绕线绕线式异步式异步式异步式异步电电机相似，可分机相似，可分机相似，可分机相似，可分为为定子和定子和定子和定子和转转子两大部分。其子两大部分。其子两大部分。其子两大部分。其绕组绕组分分分分别别嵌入各自的槽状嵌入各自的槽状嵌入各自的槽状嵌入各自的槽状铁铁心内。定子心内。定子心内。定子心内。定子绕绕组组通通通通过过固定在壳体上的接固定在壳体上的接固定在壳体上的接固定在壳体上的接线线引出。引出。引出。引出。vv有刷式旋有刷式旋有刷式旋有刷式旋转变压转变压器。它的器。它的器。它的器。它的转转子子子子绕组绕组是通是通是通是通过过滑滑滑滑环环和和和和电电刷直接引刷直接引刷直接引刷直接引出的。出的。出的。出的。vv无刷式旋无刷式旋无刷式旋无刷式旋转变压转变压器，它分器，它分器，它分器，它分为为两大部分，即旋两大部分，即旋两大部分，即旋两大部分，即旋转变压转变压器本体和器本体和器本体和器本体和附加附加附加附加变压变压器。器。器。器。（5）旋转变压器有刷式旋转变压器有刷式旋转变压器 无刷式无刷式旋转变压器旋转变压器 有刷式旋转变压器 2 2）旋转变压器的工作原理）旋转变压器的工作原理）旋转变压器的工作原理）旋转变压器的工作原理旋转变压器在结构上保证了其定子和转子之间空气间隙内磁通旋转变压器在结构上保证了其定子和转子之间空气间隙内磁通旋转变压器在结构上保证了其定子和转子之间空气间隙内磁通旋转变压器在结构上保证了其定子和转子之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律。因此，当励磁电压加到定子绕组时，通分布符合正弦规律。因此，当励磁电压加到定子绕组时，通分布符合正弦规律。因此，当励磁电压加到定子绕组时，通分布符合正弦规律。因此，当励磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。四极绕组旋转变压器四极绕组旋转变压器 两极旋转变压器两极旋转变压器电气工作原理图电气工作原理图 2）旋转变压器的工作原理四极绕组旋转变压器 两极旋转变压器v鉴相式工作方式相式工作方式鉴相式工作方式是根据旋相式工作方式是根据旋转变压器器转子子绕组中感中感应电动势的相的相位来确定被位来确定被测位移大小的位移大小的检测方式。当方式。当S1S2和和K1K2中分中分别通通以交流励磁以交流励磁电压分分别感感应到到转子子B1B2中的中的电压为根据根据线性叠加原理，在性叠加原理，在转子子绕组B1B2中的感中的感应电动势VB为鉴相式工作方式v鉴幅式工作方式幅式工作方式鉴幅式工作方式是通幅式工作方式是通过对旋旋转变压器器转子子绕组中感中感应电动势幅幅值的的检测来来实现的。的。设定子定子绕组S1S2和和K1K2分分别输入以角速入以角速度度随随时间t变化的交流励磁化的交流励磁电压分分别感感应到到转子子B1B2中的中的电压为根据叠加原理，可以得出根据叠加原理，可以得出转子子绕组B1B2中的感中的感应电动势VB为鉴幅式工作方式（6 6 6 6）光电编码器）光电编码器）光电编码器）光电编码器光光光光电编码电编码器是一种光学式位置器是一种光学式位置器是一种光学式位置器是一种光学式位置检测检测元件，元件，元件，元件，编码盘编码盘直接装在旋直接装在旋直接装在旋直接装在旋转转轴轴上，以上，以上，以上，以测测出出出出轴轴的旋的旋的旋的旋转转角度位置和速度角度位置和速度角度位置和速度角度位置和速度变变化，其化，其化，其化，其输输出信号出信号出信号出信号为为电电脉冲。脉冲。脉冲。脉冲。特点：特点：特点：特点：vv检测检测方式是非接触式的，无摩擦和磨方式是非接触式的，无摩擦和磨方式是非接触式的，无摩擦和磨方式是非接触式的，无摩擦和磨损损，驱动驱动力矩小；力矩小；力矩小；力矩小；vv由于光由于光由于光由于光电变换电变换器性能的提高，可得到器性能的提高，可得到器性能的提高，可得到器性能的提高，可得到较较快的响快的响快的响快的响应应速度；速度；速度；速度；vv由于照相腐由于照相腐由于照相腐由于照相腐蚀蚀技技技技术术的提高，可以制造高分辨率、高精度的光的提高，可以制造高分辨率、高精度的光的提高，可以制造高分辨率、高精度的光的提高，可以制造高分辨率、高精度的光电盘电盘，母，母，母，母盘盘制作后，复制很方便，且成本低。制作后，复制很方便，且成本低。制作后，复制很方便，且成本低。制作后，复制很方便，且成本低。vv缺点是抗缺点是抗缺点是抗缺点是抗污污染能力差，容易染能力差，容易染能力差，容易染能力差，容易损损坏。坏。坏。坏。按照按照按照按照编码编码化的方式，可分化的方式，可分化的方式，可分化的方式，可分为为增量式和增量式和增量式和增量式和绝对值绝对值式两种式两种式两种式两种。（6）光电编码器1 1）增量式光）增量式光）增量式光）增量式光电编码电编码器器器器增量式增量式增量式增量式编码编码器包括：器包括：器包括：器包括：等等等等节节距的距的距的距的辐辐射状射状射状射状透光窄透光窄透光窄透光窄缝圆盘缝圆盘E E，光源光源光源光源QQ1 1、QQ2 2，光光光光电电元件元件元件元件D DA A、D DB B、D DC C ，D DA A与与与与D DB B错错开开开开9090相位角安装。相位角安装。相位角安装。相位角安装。增量式增量式增量式增量式编码编码器工作原理器工作原理器工作原理器工作原理vv当当当当圆盘圆盘旋旋旋旋转转一个一个一个一个节节距距距距时时，在光源照射下，就在光，在光源照射下，就在光，在光源照射下，就在光，在光源照射下，就在光电电元件元件元件元件D DA A、D DB B上得到光上得到光上得到光上得到光电电波形波形波形波形输输出，出，出，出，A A、B B信号信号信号信号为为具有具有具有具有9090相位差的正弦相位差的正弦相位差的正弦相位差的正弦波，波，波，波，这组这组信号信号信号信号经处经处理后得到方波理后得到方波理后得到方波理后得到方波输输出，出，出，出，利用利用利用利用A A相与相与相与相与B B相的相相的相相的相相的相位关系可以判位关系可以判位关系可以判位关系可以判别编码别编码器的旋器的旋器的旋器的旋转转方向方向方向方向。vvC C相相相相产产生的脉冲生的脉冲生的脉冲生的脉冲为为基准脉冲，又称零点脉冲基准脉冲，又称零点脉冲基准脉冲，又称零点脉冲基准脉冲，又称零点脉冲，它由光照，它由光照，它由光照，它由光照盘盘上上上上一一一一单单个的窄个的窄个的窄个的窄缝产缝产生，生，生，生，旋旋旋旋转转一周只一周只一周只一周只产产生一个生一个生一个生一个单单独的脉冲独的脉冲独的脉冲独的脉冲，可以，可以，可以，可以用来定位。用来定位。用来定位。用来定位。vvA A、B B相脉冲信号相脉冲信号相脉冲信号相脉冲信号经经频频率率率率-电压变换电压变换后，后，后，后，得到与得到与得到与得到与转轴转转轴转速成比速成比速成比速成比例的例的例的例的电压电压信号，它就是速度反信号，它就是速度反信号，它就是速度反信号，它就是速度反馈馈信号。信号。信号。信号。1）增量式光电编码器光学编码器原理光学编码器原理增量式编码器的输出脉冲增量式编码器的输出脉冲光学编码器原理增量式编码器的输出脉冲检测系统设计课件2）绝对值式光式光电编码器器 增量式增量式编码器的缺点是有可能由于器的缺点是有可能由于噪声噪声或其他外界或其他外界干干扰产生生计数数错误，或因，或因突然停突然停电等事故等事故后不能再找后不能再找到事故前部件的正确位置。到事故前部件的正确位置。绝对值式式编码器是通器是通过读取取编码盘上的上的图案来表示数案来表示数值的。的。圆盘上的上的每一每一环对应一个二一个二进位位，空白的部空白的部分透光，分透光，用用“0”表示，涂黑的部分表示不透光，用表示，涂黑的部分表示不透光，用“1”表示。表示。隔着隔着圆盘从后从后侧用光源照射。用光源照射。编码盘每每一一环配置的光配置的光电变换器器对应相相应的二的二进制位。制位。2）绝对值式光电编码器 检测系统设计课件绝对值式光式光电编码器的特点：器的特点：v坐坐标值可直接从可直接从绝对编码盘中中读出，不会有累出，不会有累积进程中的程中的误计数；运数；运转速度可以提高；速度可以提高；v编码器本身具有机械式存器本身具有机械式存储功能，即使因停功能，即使因停电或其它原因，或其它原因，造成坐造成坐标值回零，通回零，通电后，仍可找到原坐后，仍可找到原坐标位置。位置。v当当转角大于角大于360时，需作特，需作特别处理，而且必理，而且必须用减速用减速齿轮将将两个以上的两个以上的编码器器连接起来，接起来，组成多成多级检测装置，使其装置，使其结构构较为复复杂、成本也、成本也较高。高。(缺点缺点)绝对值式光电编码器的特点：2 2速度、加速度传感器速度、加速度传感器（1）测速速发电机机测速速发电机是一种机是一种测量量转速的信号元件，它将速的信号元件，它将输入的机械入的机械转速速变换为电压信号信号输出。其工作原理与出。其工作原理与电机原理相同。机原理相同。2速度、加速度传感器（2）差动变压器式速度、加）差动变压器式速度、加速度传感器速度传感器利用差动变压器测量速度时，其一利用差动变压器测量速度时，其一次线圈同时供以交流和直流次线圈同时供以交流和直流当差动变压器的磁芯以被测速度移当差动变压器的磁芯以被测速度移动时，在两个二次线圈中产生感动时，在两个二次线圈中产生感应电动势，将它们的差值通过低应电动势，将它们的差值通过低通滤波器滤除及以上的高频分量通滤波器滤除及以上的高频分量后，可得到与速度相对应的电压后，可得到与速度相对应的电压输出输出（2）差动变压器式速度、加速度传感器（3）光电式速度和转速传感器）光电式速度和转速传感器物体以速度移过光电池前的遮盖物体以速度移过光电池前的遮盖挡板时，光电池输出阶跃电压挡板时，光电池输出阶跃电压信号，经微分电路形成两个脉信号，经微分电路形成两个脉冲输出，测出两脉冲的时间间冲输出，测出两脉冲的时间间隔，则可测得速度为隔，则可测得速度为（3）光电式速度和转速传感器3 3力、压力和力矩传感器力、压力和力矩传感器（1 1）测力传感器）测力传感器v测力传感器测力传感器由膜片等能产生形变的结构部分由膜片等能产生形变的结构部分和装入盒内的应变杆及贴在应变和装入盒内的应变杆及贴在应变杆上的应变片等组成。通过测量杆上的应变片等组成。通过测量应变片的电压输出即可推断受力应变片的电压输出即可推断受力大小。它能对数克到数吨重的载大小。它能对数克到数吨重的载荷进行测量。荷进行测量。3力、压力和力矩传感器v差动变压器式力传感器差动变压器式力传感器当力作用于传感器时，当力作用于传感器时，弹性元件产生变形，从弹性元件产生变形，从而导致衔铁相对线圈移而导致衔铁相对线圈移动。线圈电感量的变化动。线圈电感量的变化通过测量电路转换为输通过测量电路转换为输出电压，其大小反映了出电压，其大小反映了受力的大小。受力的大小。检测系统设计课件v微压力传感器微压力传感器在无压力作用时，膜盒在无压力作用时，膜盒在初始状态，与膜盒联在初始状态，与膜盒联接的衔铁位于差动变压接的衔铁位于差动变压器线圈的中心部。当压器线圈的中心部。当压力输入膜盒后，膜盒的力输入膜盒后，膜盒的自由端产生位移并带动自由端产生位移并带动衔铁移动，差动变压器衔铁移动，差动变压器产生一正比于压力的输产生一正比于压力的输出电压。出电压。检测系统设计课件（2 2）压力测量传感器）压力测量传感器A.膜式压力传感器膜式压力传感器弹性元件为四周固定的等截面弹性元件为四周固定的等截面圆形薄板，又称为平膜板或圆形薄板，又称为平膜板或膜片。膜的一个表面上承受膜片。膜的一个表面上承受被测分布压力，另一侧面贴被测分布压力，另一侧面贴有应变计。应变计接成桥路有应变计。应变计接成桥路输出。输出。（2）压力测量传感器B.筒式压力传感器筒式压力传感器弹性元件为薄壁厚底圆筒。弹性元件为薄壁厚底圆筒。特点：特点：圆筒受压后外表面各处的应圆筒受压后外表面各处的应变是相同的，所测得的应变变是相同的，所测得的应变值不受应变计的粘贴位置的值不受应变计的粘贴位置的影响。适用于较大压力的测影响。适用于较大压力的测量。量。或或B.筒式压力传感器或（3 3）力矩传感器）力矩传感器左左图驱动轴通通过装有装有应变片的腕部与手部片的腕部与手部联接。当接。当驱动轴回回转并并带动手部手部回回转而而拧紧螺螺钉时，手部所受力矩的大小可通，手部所受力矩的大小可通过应变片片电压的的输出出测得。得。右右图传动轴的两端安装上磁分度的两端安装上磁分度圆盘，分，分别用磁用磁头检测两两圆盘之之间的的转角角差，用差，用转角差与角差与负荷成比例的关系，即可荷成比例的关系，即可测量量负荷力矩的大小。荷力矩的大小。（3）力矩传感器2.2 机电一体化常用传感器选择传感器应主要考虑：选择传感器应主要考虑：1 1）输入与输出之间的线性关）输入与输出之间的线性关系，灵敏度；系，灵敏度；2 2）动态特性；）动态特性；3 3）滞后、漂移误差；）滞后、漂移误差；4 4）内部噪声和抗干扰能力；）内部噪声和抗干扰能力；5 5）横向灵敏度和交叉灵敏度；）横向灵敏度和交叉灵敏度；6 6）对被测对象的影响；）对被测对象的影响；7 7）重复精度；）重复精度；8 8）稳定性；）稳定性；9 9）功耗情况；）功耗情况；1010）维修和校准，使用性能；）维修和校准，使用性能；三、传感器的选用三、传感器的选用 2.2 机电一体化常用传感器选择传感器应主要考虑：6）对被测1.1.传传感器的静感器的静感器的静感器的静态态特性特性特性特性 （1）选用用传感器感器时，应使被使被测量的量的变化范化范围在在传感感器的器的线性范性范围以内，并保以内，并保证线性性误差在允差在允许范范围内；内；（2）传感器分辨力或分辨率的感器分辨力或分辨率的选择。对指指针式式仪表最小的一个分格所表最小的一个分格所对应的的输出量叫分出量叫分辨力；辨力；对数字式数字式仪表数表数码管最低位跳管最低位跳变一个数字所一个数字所对应的的输出量叫分辨力。出量叫分辨力。分辨力除以分辨力除以满量程叫分辨率，量程叫分辨率，传感器的分辨力或分感器的分辨力或分辨率从数辨率从数值上上应小于小于测量要求的分辨力或分辨率；量要求的分辨力或分辨率；（3）精度或）精度或误差差应满足足测量要求。量要求。在在满足足实际要求的条件下，精度要求不宜定得要求的条件下，精度要求不宜定得过高，高，因因为精度每提高一精度每提高一级将将导致价格成倍跳升，而且高致价格成倍跳升，而且高精度的精度的测量量仪表通常易于表通常易于损坏，坏，难于修复。于修复。1.传感器的静态特性 2.传感器的感器的动态特性特性用于用于动态测量的量的传感器，都会感器，都会给出出动态特性指特性指标。通常是。通常是频率率特性参数，如固有特性参数，如固有频率或使用率或使用频率。率。在在选用用传感器前，首先要分析被感器前，首先要分析被测信号的信号的频谱，确定信号的最，确定信号的最高高频率或率或频宽，按照所要求的，按照所要求的测量精度，根据信号的最高量精度，根据信号的最高频率和率和频宽选择具有合适的固有具有合适的固有频率或使用率或使用频率的率的传感器。感器。2.传感器的动态特性3.3.工作工作工作工作环环境和条件的要求境和条件的要求境和条件的要求境和条件的要求（1）需要）需要长期期连续运行的运行的传感器，其运行感器，其运行稳定、可定、可靠性高、靠性高、维修方便是首要要求，缺乏足修方便是首要要求，缺乏足够运行运行实践践的不宜的不宜选用；用；（2）安装空）安装空间受到限制受到限制时，应选用体用体积小，小，结构构简单的；的；（3）安装）安装传感器会改感器会改变被被测量状量状态，即，即负载效效应不不容忽容忽视时，应选用非接触式用非接触式传感器。感器。（4）在高温、高湿）在高温、高湿环境下工作，境下工作，应考考虑传感器感器稳定定性和性和绝缘特性，特性，选择温漂小，温漂小，绝缘好的好的传感器；感器；（5）在）在电气干气干扰较大的大的环境下工作境下工作时，应选用用带屏屏蔽等抑制干蔽等抑制干扰措施的措施的传感器。感器。3.工作环境和条件的要求2.3 2.3 信号放大信号放大电路路信号放大电路信号放大电路也称放大器，用于将也称放大器，用于将传感器或感器或经基本基本转换电路路输出的微弱信出的微弱信号不失真地加以放大，以便于号不失真地加以放大，以便于进一步加工和一步加工和处理。理。对放大器的要求：对放大器的要求：具有高具有高输入阻抗入阻抗共模抑制能力共模抑制能力强失失调及漂移小及漂移小噪声低噪声低闭环增益增益稳定性高等性能。定性高等性能。2.3 信号放大电路信号放大电路也称放大器，用于将传感器或 直流放大电路直流放大电路1)1)反相放大器反相放大器电压增益增益:反反馈电阻阻R RF F值不能太大，否不能太大，否则会会产生生较大的噪声及漂大的噪声及漂移，一般移，一般为几十千欧至几百千欧。几十千欧至几百千欧。R R1 1的取的取值应远大大于信号源于信号源U Ui i的内阻。的内阻。直流放大电路1)反相放大器同相放大器也是最基本的同相放大器也是最基本的电路路，其其闭环电压增益增益Av为:同相放大器具有同相放大器具有输入阻抗非常高，入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大用于前置放大级。2)2)同相放大器同相放大器同相放大器也是最基本的电路，其闭环电压增益Av为:2)同 交流放大电路交流放大电路若只需要放大交流信号，可采用若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流示的集成运放交流电压同相同相放大器。其中放大器。其中电容容C1、C2及及C3为隔直隔直电容。容。R1一般取几十千欧。耦合一般取几十千欧。耦合电容容C1、C3可根据交流放大器的下限可根据交流放大器的下限频率率fL来确定。来确定。交流放大电路若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交2.3 信号放大电路抑制放大器噪声的措施：抑制放大器噪声的措施：1)1)压缩放大器放大器带宽，滤除通除通带以外的各种噪声信号；以外的各种噪声信号；2)2)减小信号源减小信号源电阻，尽量使其与放大器的等效噪声阻，尽量使其与放大器的等效噪声电阻相等，阻相等，以以实现噪声阻抗匹配；噪声阻抗匹配；3)3)选用低噪声放大元件，减小噪声的用低噪声放大元件，减小噪声的产生；生；4 4）减小接）减小接线电缆电容的影响及干容的影响及干扰因素的影响。因素的影响。2.3 信号放大电路抑制放大器噪声的措施：1.1.同相同相输入差入差动放大器放大器 两两输入信号均采用同相入信号均采用同相输入以提高入以提高输入阻抗。入阻抗。为保保证共模抑制比，取共模抑制比，取则放大器放大器输出出为一、高输入阻抗放大器一、高输入阻抗放大器 1.同相输入差动放大器 两输入信号均采用同相输入以提高输入2.2.高高输入阻抗反相放大器入阻抗反相放大器 如如图图2.92.9所示，其中两个运算放所示，其中两个运算放大器大器N1N1和和N2N2的的输出与出与输入关系分入关系分别为2.高输入阻抗反相放大器 如图图2.9所示，其中两个运算放1.1.差动放大器差动放大器 图a为两被两被测信号信号Ui1和和Ui2分分别从运算放大器的两端从运算放大器的两端输入，其入，其输出信号出信号为 二、高共模抑制比放大器二、高共模抑制比放大器 高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器 1.差动放大器 二、高共模抑制比放大器 高共模抑制比差动放1.1.差动放大器差动放大器若取若取R1=R2，R3=Rf，则上式上式变为 共模信号共模信号输时，Ui1=Ui2=Uic,若使若使电路参数路参数满足匹配关系足匹配关系R1=R2，R3=Rf，则放大器共模增益放大器共模增益为零，共零，共模抑制比模抑制比(差模增益与共模增益之比差模增益与共模增益之比)为无无穷大。大。高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器 1.差动放大器若取R1=R2，R3=Rf，则上式变为 高共模1.1.差动放大器差动放大器若要改若要改变差模增益差模增益Rf/R1，必，必须同同时改改变电阻阻R2和和R3。为便于便于增益增益调整，且保持高共模抑制比，可采用整，且保持高共模抑制比，可采用图b所示所示电路，其路，其输出信号出信号为高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器高共模抑制比差动放大器 1.差动放大器若要改变差模增益Rf/R1，必须同时改变电阻2.2.三运放测量放大器三运放测量放大器下下图是一种同相是一种同相输入并串入并串联差差动测量放大器，由三个运算放大器量放大器，由三个运算放大器组成。成。它具有高它具有高输入阻抗、低失入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数和、低温度漂移系数和稳定的放大倍数、低定的放大倍数、低输出阻抗的特点。其中第一出阻抗的特点。其中第一级是两个是两个对称的同相放大器，它提高了称的同相放大器，它提高了输入入阻抗和共模抑制能力，将双端阻抗和共模抑制能力，将双端输入入变为单端端输入。入。测量放大器的组成测量放大器的组成测量放大器的组成测量放大器的组成2.三运放测量放大器测量放大器的组成差模增益为差模增益为差模增益为差模增益为共模增益为零。共模增益为零。共模增益为零。共模增益为零。测量放大器的差模输出为测量放大器的差模输出为测量放大器的差模输出为测量放大器的差模输出为电路的特点：电路的特点：电路的特点：电路的特点：具有高输入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数具有高输入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数具有高输入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数具有高输入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数和稳定的放大倍数、低输出阻抗。和稳定的放大倍数、低输出阻抗。和稳定的放大倍数、低输出阻抗。和稳定的放大倍数、低输出阻抗。测量放大器的放大倍数由式为测量放大器的放大倍数由式为测量放大器的放大倍数由式为测量放大器的放大倍数由式为 差模增益为测量放大器的差模输出为电路的特点：具有高输入阻抗、检测系统设计课件在在计算机控制系算机控制系统中的中的问题：在在恶劣劣环境下境下远距离可靠距离可靠传送微弱送微弱电信号。小信号双信号。小信号双线变送送器是解决器是解决这个个问题的有效方法。小信号双的有效方法。小信号双线变送器将送器将现场的的微弱信号微弱信号转化化为420mA的的标准准电流流输出，然后通出，然后通过一一对双双绞线传送信号，送信号，这对双双绞线能能实现信号和信号和电源一起源一起传送。送。1.XTR101双双线变送器原理送器原理 如如图2.48所示，它由高精度所示，它由高精度测量放大器（量放大器（IA）、）、压控控输出出电流源和双匹配精密参考流源和双匹配精密参考电流流组成，它将加在引脚成，它将加在引脚3和引脚和引脚4上上的差的差动电压变换为电流流输出，在出，在输入不入不变的前提下，的前提下，电流流输出大小由出大小由 Rs 决定。决定。XTR101可用于可用于电阻阻类传感器感器测量量电路。路。2.铂电阻温度阻温度测量与量与传送送电路路 如如图2.49所示。所示。三、小信号双线变送器三、小信号双线变送器 在计算机控制系统中的问题：在恶劣环境下远距离可靠传送微弱电 图图图图2.48 XTR1012.48 XTR1012.48 XTR1012.48 XTR101双线变送器原理框图双线变送器原理框图双线变送器原理框图双线变送器原理框图 图图图图2.49 2.49 2.49 2.49 铂电阻温度测量传送电路铂电阻温度测量传送电路铂电阻温度测量传送电路铂电阻温度测量传送电路 图2.48 XTR101双线变送器原理框测测量放大器必量放大器必量放大器必量放大器必须对输须对输入偏流提供一条返回通路，而且大的共模入偏流提供一条返回通路，而且大的共模入偏流提供一条返回通路，而且大的共模入偏流提供一条返回通路，而且大的共模电压电压会会会会损损坏坏坏坏输输入入入入电电路，因此在路，因此在路，因此在路，因此在输输入入入入电电路和路和路和路和输输出出出出电电路要求彼此路要求彼此路要求彼此路要求彼此隔离隔离隔离隔离时应时应采用隔离放大器。其信息采用隔离放大器。其信息采用隔离放大器。其信息采用隔离放大器。其信息传递传递是通是通是通是通过过磁路和光路来磁路和光路来磁路和光路来磁路和光路来实现实现的。的。的。的。隔离放大器隔离放大器隔离放大器隔离放大器应应用用用用场场合：合：合：合：1)1)测测量量量量处处于高共模于高共模于高共模于高共模电压电压下的低下的低下的低下的低电电平信号；平信号；平信号；平信号；2)2)消除由于信号源地网消除由于信号源地网消除由于信号源地网消除由于信号源地网络络的干的干的干的干扰扰所引起的所引起的所引起的所引起的误误差；差；差；差；3)3)避免形成地回路及其寄生拾取避免形成地回路及其寄生拾取避免形成地回路及其寄生拾取避免形成地回路及其寄生拾取问题问题（不需要（不需要（不需要（不需要对对偏流提供返偏流提供返偏流提供返偏流提供返回通路）；回通路）；回通路）；回通路）；4)4)保保保保护应护应用系用系用系用系统电统电路不致因路不致因路不致因路不致因输输入端或入端或入端或入端或输输出端大的共模出端大的共模出端大的共模出端大的共模电压电压造造造造成成成成损损坏；坏；坏；坏；5)5)为仪为仪器器器器仪仪表提供安全接口。表提供安全接口。表提供安全接口。表提供安全接口。四、隔离放大器四、隔离放大器 测量放大器必须对输入偏流提供一条返回通路，而且大的共模电压会图图图图2.17 Model 2772.17 Model 2772.17 Model 2772.17 Model 277隔离放大器电路框图隔离放大器电路框图隔离放大器电路框图隔离放大器电路框图 1.1.变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器 ADADADAD公司生产的公司生产的公司生产的公司生产的Model 277Model 277Model 277Model 277变压器耦合隔离放大器结构框图。变压器耦合隔离放大器结构框图。变压器耦合隔离放大器结构框图。变压器耦合隔离放大器结构框图。1.变压器耦合隔离放大器 放大器的组成：放大器的组成：高性能的输入放大器、调制和解调器、信号耦高性能的输入放大器、调制和解调器、信号耦合变压器及输出运算放大器，其工作过程如下：直流信号经放合变压器及输出运算放大器，其工作过程如下：直流信号经放大后由调制器变为交流，通过耦合变压器馈给输出电路，解调大后由调制器变为交流，通过耦合变压器馈给输出电路，解调器把输入回路馈给的信号转换为原信号并经滤波器送至输出运器把输入回路馈给的信号转换为原信号并经滤波器送至输出运算放大器。输入电路的电源由逆变器提供。算放大器。输入电路的电源由逆变器提供。2.2.光耦合隔离放大器光耦合隔离放大器采用光路传送信息的隔离放大器称为光耦采用光路传送信息的隔离放大器称为光耦合隔离放大器。图合隔离放大器。图2.182.18是是B-BB-B公司生产的一种小型廉价的光耦合公司生产的一种小型廉价的光耦合隔离放大器隔离放大器ISO100ISO100，它将发光二极管的光反向送回输入端（负，它将发光二极管的光反向送回输入端（负反馈），正向送至输出端，经过加工处理和仔细配对来保证放反馈），正向送至输出端，经过加工处理和仔细配对来保证放大器的精度、线性度和时间温度的稳定性。大器的精度、线性度和时间温度的稳定性。图图图图2.18 ISO100 2.18 ISO100 2.18 ISO100 2.18 ISO100 电路原理图电路原理图电路原理图电路原理图 检测系统设计课件程控增益放大器可由程控增益放大器可由测量放大器、模量放大器、模拟开关及开关及电阻网阻网络来来实现，也可采用集成程控也可采用集成程控测量放大器，如量放大器，如PGA200/201、PGAl02、PGA100、AD612/614等。等。PGA100是是B-B公司生公司生产的的8级二二进制可制可编程增益控制运算放程增益控制运算放大器。大器。PGA100的的8个二个二进制增益制增益1