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传感器和放大器仪表将越来越多的用于工业自动化系统

时间:2022-04-15 点击次数:

传感器获取现场信号的准确性直接影响到整个工业自动化系统的测量和控制精度,为了获取真实的现场信息,计算机系统访问模拟传感器输出的模拟电信号。

本文将有针对性的位移传感器输入校准技术,根据传感器灵敏度计算硬件增益和渠道增益,并通过App校准,该方法经项目实际验证,校准结果准确,操作方便,具有项目推广价值。

广泛应用于工业自动化生产、自动控制系统和非电力测试系统,在测量和控制过程中发挥着重要作用。传感器获取现场物理信号的正确性与整个系统的测量精度直接相关。


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以力传感器(主要是MV信号)为例:首先,通过多个采样开关采样,进入放大器进行直流放大,最后将放大信号发送到ADC(模拟/数字转换器)。在此期间,必须收集快速和瞬态信号。ADC将放大的模拟电压信号转换为数字信号,并将数字信息发送到计算机系统。虽然它代表了各种物理参数的大小,但它仍然必须通过将标准(工程量转换)转换为原始参数的真实值来显示、计算和处理。

为保证计算机系统能够获得真实的现场检测信息和系统的准确性,应采用不失真的转换方法获取真实的现场信息,统一校准传感器输入通道的各个环节。

输入校准思想。

一般来说,位移输入没有类似反馈的内部硬件增益。

类似力传感器信号的放大通常通过位移反馈信号LVDT或电位计放大,但增益也需要计算,最大最小值保持在10V。

输入研究力传感器。连接计算机系统的力传感器是连接激励电压的惠斯通电桥。它可以输出MV反馈信号[3]。该信号的强度与激励电压有关。如果激励电压为10V,则应提供非常准确的线性电源(内部或独立的外部电源)。力传感器的最终输出信号与力传感器上的外力成比例,即计算机系统测量的力信号。

力传感器的灵敏度由计量部用标准测力机验证,并在力传感器验证证书中注明。例如,力传感器的灵敏度为1.9798mv/v。

然后确定硬件增益。MV级信号C获得最佳分辨率,MV级信号需要通过硬件增益放大,使信号尽可能接近10V。

对于具有确定灵敏度系数的力传感器,放大后的信号电压范围可以用以下公式计算:

放大信号电压=激励电压值×力传感器灵敏度×放大系数。

每个级别的放大系数都有相应的理想传感器灵敏度,可以给出最大的放大效果。例如,硬件增加500倍,相应力传感器的理想灵敏度为2mv/v。

V信号超过2mv/V将导致总放大信号超过10V和A/D转换器输入饱和。这将被视为信号切断,因此整个过程无法测量。可以看出,500小时的放大系数接近10V,这表明没有信号被切断,因此它是大家需要的最理想的放大系数。请看以下几个方面:

1.A/D转换器。

调整后,放大传感器信号并将其发送到ADC进行转换。由于放大器和ADC本身存在轻微误差,通常需要修改数字输出信号以获得更准确的信号。

2.纠正力传感器。

反馈信号以10级20行表的形式进一步纠正。该表用于纠正力传感器的非线性,并采用多步分段法。一般来说,力传感器的非线性区域出现在使用极限(100%范围)内,因此使用传感器校准增益和零偏差就足够了。

3.零偏标定力传感器。

对于具有特定灵敏度的力传感器,以下例子的计算结果小于10伏,表明没有信号截断。

10×1.934mv/V×500=9.670V10×2.321mv/V×250=5.800V,但±10V体检范围尚未达到。为了将反馈信号放大到满量程的最大和最小力,应使用力传感器校准增益(10级表)。

为了快速确定力传感器所需的校准增益,首先将相应的理想最大输入电压除以实际放大后的信号电压,然后将相应的理想灵敏度除以实际灵敏度。表3和表4是计算力传感器校准增益的两种方法值。

由于力传感器的静态零偏差或作用于力传感器的其他质量,在测量信号中可以看到零偏差。这种偏差可以通过输入10级表的零偏差参数来消除,零偏差可以通过输入全范围的力传感器来校准。

此后,App中的读数将以满量程百分比或工程值的形式准确显示。


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