數(shù)字傳感的定義、分類及特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2016/1/19 16:40:37
數(shù)字傳感器的發(fā)展趨勢(shì)|數(shù)字傳感器的定義|數(shù)字傳感器的分類|數(shù)字傳感器的特點(diǎn)|數(shù)字傳感器組成結(jié)構(gòu)
●數(shù)字傳感器是時(shí)代的產(chǎn)物
自世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)以來,至今它已經(jīng)歷了電子管、晶體像集成電路和大規(guī)模集成電路四代的演變。其明顯的趨勢(shì)是體積越來越小,價(jià)格越來越低,耗電星越來越少。以大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的微型計(jì)算機(jī)正因?yàn)榫邆溥@些特點(diǎn),才顯示出了巨大的生命力,問世后立即得到迅速發(fā)展,并逐步地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中。近十年來,單片微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)又為電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用開辟了新朗領(lǐng)域。一些智能化的機(jī)電產(chǎn)品、儀器和儀表不斷涌現(xiàn)。
數(shù)字系統(tǒng)可以給出高精確度的檢調(diào)和計(jì)量結(jié)果。在自動(dòng)檢測(cè)和計(jì)量系統(tǒng)中,系統(tǒng)的測(cè)量積確度決定于傳感器本身的精確度,數(shù)字傳感鋁本身正好具備高穩(wěn)定性和高精度的性鋁。為了組成諾有電子計(jì)算機(jī)或帶有數(shù)字顯示的數(shù)字系統(tǒng),如數(shù)字顯示系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)b數(shù)字傳遞系統(tǒng)和效字控制系統(tǒng)等,為簡(jiǎn)化系統(tǒng)和提高系統(tǒng)助工作可靠性,迫切需望數(shù)字傳感器。于是數(shù)字舶器便,勉遠(yuǎn)而生”。
●數(shù)字傳感的定義、分類及特點(diǎn)
將被測(cè)量直接或間接地變換成數(shù)字的傳感器叫做數(shù)字傳感器(中間不經(jīng)過模擬量、沒有A/D變換)。按其定義可格數(shù)字傳感器分類.如圖o—1所示。直接數(shù)字傳感器到目前為止只有一種,那就是絕對(duì)式角度數(shù)字編碼器。
間接數(shù)字傳感器種類繁多,可分衙大類:第一類是周期計(jì)數(shù)式又稱增量式數(shù)字傳感氓它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成周期函數(shù),然后再把周期函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的傳感器,如增量式角度數(shù)字編碼糧光揪磁柵和感應(yīng)同步器等。第二類是頹率式數(shù)字傳感器。它是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成頻量后,再將頻率量轉(zhuǎn)換成效字員的傳感器,如壓電諧振傳感器和振蕩調(diào)頻式傳感器等。振蕩調(diào)額式數(shù)字傳感器技儲(chǔ)能元件是否包含石英晶體又分為品體式和非晶體式兩種。
數(shù)字傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng).工作可靠.分辨率高等優(yōu)點(diǎn),但也存在著成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此,它適用于要求高穩(wěn)定性、高精確度的檢測(cè)系統(tǒng)。
如按被測(cè)雖的性質(zhì)進(jìn)行分類,數(shù)字傳感器大致可分成兩類;一類是測(cè)量位移的(直線位移和角位移)數(shù)字傳團(tuán)器。屬于此類的是絕對(duì)角度數(shù)字編碼5B和所有用朔計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感eB。如果想提高此類傳感器的分辯串,可以采用細(xì)分法。另一類是測(cè)量陳位移量以外酌其它各種物理量的數(shù)字傳感器。屬于此類酌傳感器是額率式數(shù)字傳感镕。欲提高這類傳感器的分辨率,可用倍頻的方洗.
●數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)
數(shù)字傳感器按結(jié)構(gòu)可分成三種類型:
⑴.絕對(duì)式角虛酗字績(jī)碼留 這種傳蹈器助結(jié)構(gòu)示意團(tuán)如圖所示,其角度分辨率決定于數(shù)字紀(jì)碼器(碼攝)的位隊(duì)目前初4位的產(chǎn)品,如再增加碼道和細(xì)分電路可制成19位和23位的。
⑵.屬嘲計(jì)憨式數(shù)事饋魔曰 它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖示。此種結(jié)構(gòu)zN位夠分辨串對(duì)低精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而官,僅由周期信號(hào)發(fā)生器的性質(zhì)決定。例如,光扔
度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而盲,還要考慮到電子細(xì)分?jǐn)?shù)。如前例,在100倍電子紉分?jǐn)?shù)下,此光柵的分辨串就是o.1ym。此種結(jié)構(gòu)后于增量式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(位移方向的要求)決定它不但備有辨向電路,而且周期計(jì)數(shù)器還具有可逆性質(zhì)。
⑶.顧串式數(shù)字傳感器 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖示。按振蕩器的形式,可將此種數(shù)字傳感器分成帶有晶體諧根器的和不帶晶體諧振器的兩種。前者,技校測(cè)量的作用點(diǎn),又分作用在石英諧振器上的石英晶體諧振式數(shù)字傳感器和作用在諧振器中儲(chǔ)能元件上朗帶有晶體諧振器的調(diào)頻式數(shù)字傳感器。按采用敏感元件的形式.又可分為簡(jiǎn)單的[圖仔—4a)]和差動(dòng)的[兇o—4b)]兩種。
團(tuán)c—d中的數(shù)字顯示器由放串—數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字顯示器組成。為了提高這種結(jié)構(gòu)的分辨電固中采取了倍領(lǐng)措施。
從上述三種類型數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)圖可以看出,它們都具有抗干擾能力強(qiáng)以及數(shù)字量演出的特點(diǎn)。如考慮到對(duì)電源電壓酌波動(dòng)、環(huán)境溫度波動(dòng)和非線性等因素的補(bǔ)償(圖中沒有畫出),則精度還可提高。如果采用單片微型計(jì)算機(jī)去進(jìn)行信息處理,諸如補(bǔ)償.頻倍(細(xì)分)和數(shù)字轉(zhuǎn)換等硬件線路可軟件化,不僅使線路簡(jiǎn)化,還可使分辨率、測(cè)量精度和工作可靠性進(jìn)一步提面.
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