传感器信号处理与接口.ppt

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1、第三章 温度传感器接口技术 温度传感器数量约占各种传感器使用数量的一半左右。温度传感器种类也是最多的。常用的温度传感器约有20种。它们能测量零下几百度到零上几千度的温度。各种材料制成的湿度传感器只能在一定的湿度范围内使用。3.1 电阻式温度传感器 1.分类及其工作原理 根据材料的不同：（1）金属热电阻传感器（Cu、Ni、Pt），其中，最常见的金属热电阻为Cu、Pt电阻。（2）半导体热电阻（热敏电阻）铂电阻温度计的使用范围是-200650；铜电阻在-50200使用范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的。标称阻值，100、500、1000；A、B等级。电阻值随温度变换而显著变化的一种半导体温度传感

2、器。按其阻值随温度变化的特性可分为：1）负温度系数（NTC）热敏电阻；2）正温度系数（PTC）热敏电阻；3）临界温度系数（CTC）热敏电阻。2.金属热电阻温度传感器接口电路设计 基本构成：1.激励电路；2.放大电路；3.滤波电路。（1）基本测温电路 恒压激励 恒流激励 2V1V（2）三线式 在电阻体的一端连接两根引出线，另一端连接一根引出线，此种引出线形式称为三线制。当热电阻和电桥配合使用时，这种引出线方式可以较好地消除引出线电阻的影响，提高测量精度。所以工业热电组多半采用这种方法。a）（b）（2）四线式 3.热电阻温度传感器接口电路设计 4.标定 分度表3.2.热电偶温度传感器 1.基本原理

3、 热电偶是目前应用广泛、发展比较完善的温度传感器，它在很多方面都具备了一种理想温度传感器的条件。特 点：灵 敏 度 高、测 温 范 围 宽（-271 2800）；重复性好、性能稳定、抗老化性能好、准确可靠；结构简单、使用方便、反应速度快；。2.分类 按热电偶材料分类：有廉金属、贵金属、难熔金属和非金属四大类。按用途和结构分类 热电偶按照用途和结构分为普通工业用和专用两类。3.接口电路设计 灵敏度为数十微伏/。注意电容器漏电流的影响。滤波 冷端补偿 软件处理法 3.3 集成温度传感器分类：电流型、电压型和频率型 电压型的灵敏度一般为10mV/K。PC616A的测量范围是-40+125，而PC61

4、6C测量范围是-25+85。具有10mV/K的温度系数，而且输出电压V0=(10mVK)T，T为绝对温度。电流型的灵敏度为1A/K。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。测温范围为-55+150。灵敏度为1A/K.3.4 使用集成温度传感器的温度控制系统3.6 数字温度计电路第四章第四章 压力传感器接口技术压力传感器接口技术Pressure Sensor Interface Circuits4.1 压阻效应与压力敏感器件1.压阻效应 2.压力敏感器件金属、半导体 半导体应变片的特点 （1）灵敏度系数大；（2）正、负灵敏度系数；（3）阻值范围宽；（4）温度特性、形变和线性均比

5、金属差。4.2 压敏电桥的特性和补偿压敏电阻电桥：存在的问题：1.零位失调和温漂2.灵敏度的温漂及补偿3.非线性及补偿(1)限制所加压力的最大值(2)设计合理的接口电路。4.3 集成压力传感器种类：输出信号：（1）频率输出（2）数字量输出原理：（1）悬臂梁（2）电容式4.4 压力传感器接口技术 用集成电路工艺制造的压力传感器存在的问题：（1）零点输出和零点温漂；（2）灵敏度温漂；（3）输出信号非线性；（4）输出信号的幅值低或不标准。1.半导体压力传感器接口电路 FPM-05型表压传感器，在大气压时，输出0V,1mmHg输出为10mV。2.压力变送器的传感器接口电路 3.压力变换器电路4.袖珍式

6、数字气压表电路设计实例 设 计 要 求：测 量 压 力 范 围 为 0 1.72104Pa。用10位的A/D转换器与计算机接门，A/D转换器的输入范围为05V。系统的静态精度为0.5(25C时)，动态精度土2.5。温度范围为070 C，电源电压12V。1.选择传感器的参数如下：（1）（2）（3）2.传感器温漂的处理3.选择电流源和仪表放大器第第5章章 光敏传感器接口技术光敏传感器接口技术4.1 常见的光敏传感器 半导体光敏传感器 光电效应 （1）光电导效应 光敏电阻 光敏电阻的主要特性参数有：灵敏度、光照特性、伏安待性、光谱特性、响应时间和温度特性等。（2）光生伏特效应 光敏二极管、光电池、光敏晶体管、光敏可控硅频率响应：除与载流子的产生与复合、扩散和漂移等内在因素外，光电二极管还与结电容效应。(1ns)光电池的还与器件的材料、结构、几何尺寸和使用条件有关。光纤传感器热探测器5.2 光敏传感器接口技术1.减少暗电流影响的方法(1)桥式补偿电路(2)使用调制光2.减少温度的影响3.实用电路第6章 传感器与处理器接口6.1 传感器与单片机接口单片机传感器信号处理电路A/D转换器6.2 传感器与微机接口微机传感器信号处理电路数据采集卡（USB/PCI）单片机（USB/串口等）