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直流电流4-20mA连续信号的来源和标准

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发表于 2018-4-16 16:28:45 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
连续电信号的国际标准是直流电流4-20mA和直流电压1-5V。同样也是为了和停电状态便于区分,故意把0mA和0V排除在外,这样也同时把晶体管器件的起始非线性段避开了,使信号值与被测参数的大小更接近线性关系。
接受直流电流4-20mA信号的仪表,其输入阻抗不可太大,一最不超过750Ω,在调节器的输入端,通常是用250Ω电阻把电流信号变为电压信号之后再进行处理。接受直流电压1-5V信号的调节器,输入阻抗不能太小,以免取电流过多引起误差,一般都用运算放大器或场效应管作为输入级。
对于用空气压力传送信号的仪表来说,也有空气压力信号国际标准,即0.02-0.1MPa。
输出为标准信号的传感器,叫做变送器,有电动和气动两类。
不论输出是否标准信号、所有的输出连续信号的传感器都应该有稳定的“零点”和“量程”,“零点”是对应着测量范围的起点的被测值,“量程”是指从测量范国起点到终点之间的被测值跨度。这两个量都稳定不变,传感器或变送器的性能就稳定了,稳定是准确的前提条件,如果连稳定都做不到,被测值不变时输出信号总在起伏漂移,当然谈不上准确了。此外,一般还希望传感器或变送器“线性”好。也就是说在整个测量范围内输出信号值和被测值有严格的比例关系。当然要满足这些要求必须有合理的设计、优良的材料与先进的制造工艺。
除了电阻、电容、电感形式输出的之外,连续梁的传感器或变送器绝大部分是有源的,按照信号形态可以分为模拟式和数字式两类,目前大多数是模拟式的,启动传感器或变送器则全都是模拟式的。
若按照被测参数的种类分,模拟式的又可以分为位移、力、转速、温度、压力、流量、液位等,无非是利用合适的物理现象把各种非电变量转换成电量,即使被测参数原本就是电流或电压,若其数值太大或太小,也通过电路的转换,变为有利于测量域控制的信号。
最简单的数字式传感器是码盘,它是一种测定转角的传感器,利用光电元件和有特殊透明图形的圆盘,把被测轴的转角变换成二进制数码(为了可靠起见,有时用和普通二进制稍有不同的"格雷码")。因为输出数码和转角大小有一一对应的关系,与转动方向无关,而且工作中遇到停电,下次再供电仍然是原来的数字,这叫做“位置式”传感器。
另有一种测转角的办法,也是在被测轴上安装码盘,但盘上不是按二进制码做黒白标记,而是依次相间的黒白条纹、用光电方法读取转过的条纹数,这个数字愈大表明转过的条纹多,也就是转角大、这种方法得到的数字是转动过程中累计的光电脉冲数,和转动的方向有关,正转时累加,反转时递减。工作中停电,已经累计的数字就会丢失(除非有数据保护措施)。这叫做“增量式”传感器。
测量频率、转速等参数的传感器都是以脉冲频率方式反映被测值的,部分测流量的传感器或变送器,也是以脉冲频率为输出信号。
应该指出,所有的数字式传感器或变送器,都是把连续量离散化得到数字量的。按周期进行采样,按周期进行模/数转换,按周期刷新显示值和通信,以及以离散的数字形式输出,这一切都注定了它并不能连续地反映被测参数。严格说,及时不考虑离散化问题,其输出信号也是一个采样周期内的平均值而不是瞬时值。不过因为数字仪表的采样周期非常短,而被测参数变化又很慢,可以近似看成瞬时值罢了。

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