HIL系统搭建之信号调理二
逍遥萧楠
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2019.12.31
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隔离,对于容易存在干扰的信号,或者地线特殊的信号,一般进行隔离调理,隔离的信号调理电路通过使用变压器、光或电容性的耦合技术,或者隔离运放进行操作,无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。除了切断接地回路之外,隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压,从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。

滤波,滤波是在一定的频率范围内去处不希望的噪声。常见的噪声就是工频干扰噪声,几乎所有的数据采集应用都会受到一定程度的50Hz或60Hz的噪声(来自于电线或机械设备)。大部分信号调理装置都包括了为最大程度上抑制50Hz或60Hz噪声而专门设计的低通滤波器或者RC滤波器。此外,特殊的信号可能也会存在一定的噪声,此时需要通过示波器或者网络分析仪对信号源噪声进行分析,进而设计滤波电路。这里是信号调理的难点。

经过以上的调理,信号就可以接入功能板卡了。

限幅,限幅是对于输入的信号源进行幅度限制,包括正限幅,负限幅和双限。一般信号源可能由于干扰或者前端烧毁等引入高幅度的电压,不是特定波形的干扰(无法通过滤波器滤除),这是就会对运放甚至内部功能板卡造成损坏,使得我们遭受经济损失。一般简单的限幅电路就是通过二极管连接上限电压和下限电压进行限幅,当信号源电压高于上限电压时候,大电压进入电源正极,能量被电源吸收;当信号源电压低于下限电压时候,下限电压流入信号源,信号源吸收电源能量。

跟随,跟随一般使用运算放大器进行操作。跟随的意义在于降低输出阻抗,提高功能板卡的采集精度,降低对信号源电路的影响。上述跟随仅限于电压采集,因为电压采集一般是并联采集,如果电阻采集的话(串联采集),阻抗应该越小越好,这样可以降低对信号源电路的影响。

激励对于一些转换器是必需的。例如,应变计,电热调节器,和RTD需要外部电压或电流激励信号。通常RTD和电热调节器测量都是使用一个电流源来完成,这个电流源将电阻的变化转换成一个可测量的电压。应变计,一个超低电阻的设备,通常利用一个电压激励源来用于惠斯登(Wheatstone)电桥配置。

冷端补偿是一种用于精确热电偶测量的技术。任何时候,一个热电偶连接至一个数据采集系统时,您必须知道在连接点的温度(因为这个连接点代表测量路径上另一个“热电偶”并且通常在您的测量中引入一个偏移)来计算热电偶正在测量的真实温度。

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