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试验机之电子放大部分介绍

来源: 威邦仪器设备作者: 文案编辑部发布时间:2017-01-19

  当试验机的测量结构采用输出模拟信号的传感器进行测量时,必须配置相应的传感器专用电子放大器。电子放大的作用是将传感器微弱的电信号放大到足够的强度,然后进行A/D(模一数)转换并送计算机进行处理。
 
  试验机常用的输出模拟信号的传感器主要有:负荷传感器、扭矩传感器、引伸计、扭转计等。另外,试验机变形测量装置上也常见非接触式的电感位移传感器。因此,不同原理和结构形式的传感器配置的放大器也是专用的各不相同的。
 
  1)信号前置放大器原理
 
  为了方便介绍,还以上述筒式负荷传感器为例深入探讨。负荷传感器输出信号的灵敏度一般在2mV/V,如果电源的激励电压为IOV,其输出信号的满度值只有20mV.那么需要至少不低于100的倍率的前置放大器将其放大,其输出进入二级放大器,即分挡放大器,本例传感器早期常用信号放大电路原理如下图。
前置放大器原理
  2)分挡放大器原理
 
  由于受到A/D转换元件当时只有10-12位的限制,试验机能够显示的数码在1024-4096之50。假设l级压力试验机采用该传感器及放大器进行力值检测,在保证示值相对分辨力不大于0.5/6且其他因素可以忽略不计的情况下,试验机的测量下限也只能达到满量程的20%-5%。为了满足用户对宽测量范围方面的要求,试验机设计人员只能通过增加不同倍率的信号放大器数量来扩展试验机的测量范围,见下图。
分档放大器原理
  上个世纪80年代的电子式试验机常用此种可切换量程的放大电路。一般地,参照试验机标准的分挡规则,信号放大器可扩展至五挡量程。按照I/I、1/2、1/5.1/10.1/20分挡,1/20挡是最小测量量程。根据试验机检定规程,测量下限为每挡量程的20%,因此,试验机的测量下限可简单算得:
 
  1/20×20%=1%
 
  无疑,通过切换多通道放大器可以将试验机的测量范围扩展了不少。
 
  3)选用高位A/D转换器件
 
  进入21世纪后,高性能电子放大元件和高达24位的A/D转换器件得到普及。传感器测量仪器的质量和性能都提高到一个新的挡次。这期间,试验机厂家开发的测量20mV左右电压信号的仪表已经能够使用到100000数码至300000数码。配合相应的传感器,同样1级试验机的测量下限可以向下延伸至满量程的0.2%。这段时期研究的电子放大器已经不使用精密电阻来调整传感器信号的增益和零点,而是将标定系数存储在内部芯片中,因此能够保证放大器性能稳定可靠,不受外界因素干扰。

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