常用传感器信号测量汇总(8)

常用传感器信号测量汇总

将各种频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器，其输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系称为频率响应特性。由于相频特性和幅频特性之间有一定的内在关系，因此表示传感器的频响特性及频域性能指标时主要用幅频特性(图3)。

图3 典型的对数幅频特性

传感器的阶跃响应特性

当给静止的传感器输入一个单位阶跃信号

时，其输出信号称为阶跃响应(图4，a为一阶系统;b为二阶系统)。

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图4 阶跃响应曲线

温度测量

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。测量温度的热电式传感器是最早开发，应用最广的一类传感器，这类传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度进行检测的。

热电偶

热电偶传感器(图1)是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器，具有

结构简单，制作方便，测温范围宽等特点。

图1 热电偶

热电偶测温的基本原理是两种不同材质导体组成闭合回路,当两端存在不同温度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电势，这就是所谓的塞贝克效应。热电偶直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与仪表连接，显示热电偶所产生的热电势(图2)。

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图2 热电偶原理

根据材质不同，热电偶分不同的型号，目前按IEC国际标准，主要有S、B、E、K、R、J、T七种标准。由于热电偶产生的电势较小，且非线性，通常使用热电偶测温度时需要进行放大和线性化。热电偶输出的电热是两结点温度差的函数，通常将热电偶一端作为被测温度端，T0作为固定冷端(参考温度端)，通常要求T0保持0度。但实际使用很难满足，所以产生了热电偶冷端补偿的问题，冷端补偿可采用补偿导线或补偿电桥等多种方法。

NI公司的SCC和SCXI系列调理产品均有针对热电偶调理的模块。NI SCC-TC系列是可调理各类热电偶的单通道模块，该产品支持±100mV范围内的毫伏输入，带有一个2Hz的低通静噪滤波器，增益100的仪用放大器，用于冷端温度补偿的板载热敏电阻以及实现M系列DAQ设备最高扫描速率的缓冲输出。SCC-TC系列模块的输入电路还包含高阻抗偏压电阻器，可用于热电偶开路的检测以及浮动热电偶和接地参考热电偶的处理。同样作为热电偶调理的NI SCXI-1102和

SCXI-1112每路输入通道也包括了一个仪器放大器和一个2Hz的低通滤波器。采集卡可以用高达333 kS/s(每通道3us)的速度扫描它们的模拟输入通道，支持采集的信号范围包括电压以及0到20mA或4到20mA的电流。SCXI每个模块的所有通道都可以被NI数据采集卡的某一路通道采集，并支持另加模块以增加通道数。