传感器与测试技术课程设计.
传感与测试技术课程设计

传感与测试技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感与测试技术的基本原理、方法和应用,提高学生的科学素养和创新能力,培养学生的实践能力和团队合作精神。
知识目标:了解传感器的分类、原理和性能,掌握常见传感器的使用和测试方法,理解测试信号的处理和分析技术。
技能目标:能够独立完成传感器的选型、安装和调试,掌握测试信号的采集、处理和分析,具备简单的传感系统设计和应用能力。
情感态度价值观目标:培养学生对传感与测试技术的兴趣和热情,提高学生对科学探索的积极性和主动性,培养学生的人文素养和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括传感器原理、测试信号处理和传感系统应用三个方面。
1.传感器原理:包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器等常见传感器的原理和性能。
2.测试信号处理:包括信号的采样、滤波、转换和分析等基本方法,以及信号处理软件的使用。
3.传感系统应用:包括传感系统的设计、调试和优化,以及传感技术在实际工程中的应用案例。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握传感器原理、测试信号处理和传感系统应用的基本知识。
2.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生了解传感技术在工程中的应用和价值。
3.实验法:通过动手实验,使学生掌握传感器的使用和测试方法,提高学生的实践能力。
4.讨论法:通过分组讨论,培养学生的团队合作精神和创新能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料和网络资源。
1.教材:选用国内权威出版的《传感与测试技术》教材,作为学生学习的基本参考书。
2.实验设备:配备传感器实验箱、信号处理器等实验设备,为学生提供动手实践的机会。
3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体资料,丰富学生的学习体验。
4.网络资源:引导学生利用网络资源,了解传感技术的最新发展和应用。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和平时成绩四个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
传感与检测课程设计

传感与检测课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解传感器的基本原理,掌握不同类型的传感器及其在检测技术中的应用;2. 学会分析传感器的工作特性,并能解释其在实际工程中的使用方法和重要性;3. 掌握检测信号的转换和处理方法,了解其在数据采集与监控系统中的应用。
技能目标:1. 能够正确选择和使用传感器进行物理量的检测,完成简单的数据采集任务;2. 能够运用相关工具和设备,对传感器的性能进行测试,评价其检测效果;3. 能够设计简单的检测电路,并进行实际操作,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对传感器技术及检测科学的兴趣,激发其探索精神和创新意识;2. 增强学生的团队合作意识,培养在实践操作中相互协作、共同解决问题的能力;3. 通过传感器技术在现实生活中的应用案例,引导学生关注科技发展,认识技术对社会的积极影响。
课程性质:本课程为高二年级物理选修课程,结合物理知识与实际应用,注重理论与实践相结合。
学生特点:学生已具备一定的物理基础知识,具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求:通过课程学习,使学生不仅能掌握理论知识,而且能够将知识应用于实践,提高解决实际问题的能力。
教学过程中,注重启发式教学,鼓励学生主动探索和思考。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 传感器原理与分类:介绍传感器的定义、作用和基本原理,分析常见传感器的类型,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
2. 传感器应用案例分析:结合教材实例,讲解不同传感器在工程检测、环境监测、生物医疗等领域的应用。
3. 检测信号转换与处理:阐述传感器输出信号的类型,学习模拟信号与数字信号的转换方法,介绍检测信号的处理技术,如滤波、放大、线性化等。
4. 检测电路设计:学习检测电路的基本原理,分析常见的检测电路类型,如电压比较器、运算放大器等,并进行实际电路设计。
5. 传感器性能测试与评价:学习传感器性能指标,如灵敏度、精度、线性度等,掌握性能测试方法,进行实际操作,评价传感器性能。
传感器设计与测试课程设计

传感器设计与测试课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解传感器的定义、分类和工作原理,掌握不同传感器在工程实践中的应用。
2. 学生能掌握传感器设计与测试的基本步骤,了解传感器性能参数及其影响。
3. 学生能了解传感器在智能化系统中的重要作用,理解传感器技术的发展趋势。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识设计简单的传感器电路,进行传感器测试实验,并分析测试数据。
2. 学生能够运用传感器解决实际问题,提高创新能力和动手操作能力。
3. 学生能够通过团队合作,进行传感器设计与测试的实践活动,提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对传感器技术研究的兴趣,提高科学探究精神。
2. 学生能够认识到传感器技术在现实生活中的广泛应用,增强技术改变生活的意识。
3. 学生能够树立正确的价值观,关注传感器技术的发展对环境和社会的影响,培养责任感和使命感。
课程性质:本课程为高二年级物理选修课程,旨在通过传感器设计与测试的实践活动,提高学生对物理知识的实际应用能力。
学生特点:高二年级学生对物理知识有一定的了解,具备基本的电路知识和实验操作能力,对新技术感兴趣,喜欢动手实践。
教学要求:结合学生特点和课程性质,课程目标应注重理论与实践相结合,强调学生的动手实践能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果,使学生在实践中掌握知识,提高技能,培养情感态度价值观。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容1. 传感器基础知识- 传感器的定义、分类和工作原理- 传感器性能参数及其影响- 传感器在智能化系统中的应用2. 传感器设计与测试方法- 传感器设计与测试的基本步骤- 传感器电路的设计与搭建- 测试数据的采集、处理与分析3. 实践操作与案例分析- 设计简单的传感器电路,如温度传感器、光敏传感器等- 进行传感器测试实验,分析实验数据- 分析实际案例,了解传感器技术在生活中的应用4. 传感器技术发展趋势与前景- 传感器技术的发展趋势- 新型传感器及其应用领域- 传感器技术在环境保护、智能制造等方面的作用教材章节关联:本教学内容与教材中“传感器及其应用”章节相关。
传感器与检测技术课程设计

传感器与检测技术课程设计项目背景传感器与检测技术是现代工业自动化和信息化的核心技术之一,广泛应用于汽车、机器人、航空航天等多个领域。
随着物联网和智能制造技术的发展,对传感器与检测技术的需求也越来越大。
本课程设计旨在通过理论学习和实验操作,让学生掌握传感器的工作原理、分类、应用场景及与检测技术的结合。
同时培养学生的动手能力和实验设计能力。
课程设计思路本课程设计分为三个部分:理论学习、实验操作和课程作业。
理论学习部分为课堂教学,主要介绍传感器的基本原理、分类和应用场景。
实验操作部分为实验室环节,将学生分成小组,进行传感器电路的实际连接和数据采集。
课程作业部分为学生的自主设计和实现任务,要求学生独立完成传感器电路设计和数据采集,并用实验数据进行分析和解释。
以下是具体的课程设计内容:理论学习1.传感器的定义和基本原理2.传感器的分类和应用场景3.传感器与检测技术的结合实验操作1.传感器基础实验:温度传感器的电路连接和数据采集2.模拟信号处理实验:光敏传感器的电路连接和数据采集3.数字信号处理实验:红外传感器的电路连接和数据采集课程作业学生自主设计一个传感器的电路连接和数据采集实验,并完成以下任务:1.说明选用传感器的原因和应用场景2.设计传感器的电路连接图和程序3.完成数据采集和存储4.对实验数据进行分析和解释5.提交实验报告并进行展示教学方法本课程设计采用以下教学方法:1.课堂讲授:引导学生对传感器的基本原理、分类和应用场景的了解和认识。
2.实验操作:通过小组实验操作,让学生亲身体验传感器电路的连接和实验数据的采集。
3.课程作业:培养学生的实验设计和数据分析能力,提高学生的动手能力和实践能力。
4.实验报告:对学生的实验结果进行评估,考察学生真正掌握传感器的工作原理和应用。
教学资源1.教材:传感器与检测技术第2版,作者:张云波。
2.实验室设备:温度传感器、光敏传感器、红外传感器等。
3.实验工具:万用表、示波器、数据采集卡等。
传感器及检测技术教案全

传感器及检测技术教案第一章:传感器概述1.1 教学目标让学生了解传感器的基本概念和作用。
让学生了解传感器的分类和特点。
让学生了解传感器在现代科技领域的应用。
1.2 教学内容传感器的定义和作用传感器的分类和特点传感器在现代科技领域的应用1.3 教学方法采用讲授法,讲解传感器的定义、作用和分类。
采用案例分析法,分析传感器在现代科技领域的应用。
采用小组讨论法,让学生讨论传感器的特点和优缺点。
1.4 教学评估课堂问答,检查学生对传感器的基本概念和作用的理解。
小组讨论,评估学生对传感器特点和优缺点的理解。
第二章:温度传感器2.1 教学目标让学生了解温度传感器的原理和结构。
让学生了解常见温度传感器的特点和应用。
让学生了解温度传感器的选择和安装。
2.2 教学内容温度传感器的原理和结构常见温度传感器的特点和应用温度传感器的选择和安装2.3 教学方法采用讲授法,讲解温度传感器的原理和结构。
采用案例分析法,分析常见温度传感器的特点和应用。
采用实验演示法,展示温度传感器的安装和应用。
2.4 教学评估课堂问答,检查学生对温度传感器原理和结构的理解。
实验操作,评估学生对温度传感器的安装和应用的掌握。
第三章:压力传感器3.1 教学目标让学生了解压力传感器的原理和结构。
让学生了解常见压力传感器的特点和应用。
让学生了解压力传感器的选择和安装。
3.2 教学内容压力传感器的原理和结构常见压力传感器的特点和应用压力传感器的选择和安装3.3 教学方法采用讲授法,讲解压力传感器的原理和结构。
采用案例分析法,分析常见压力传感器的特点和应用。
采用实验演示法,展示压力传感器的安装和应用。
3.4 教学评估课堂问答,检查学生对压力传感器原理和结构的理解。
实验操作,评估学生对压力传感器的安装和应用的掌握。
第四章:湿度传感器4.1 教学目标让学生了解湿度传感器的原理和结构。
让学生了解常见湿度传感器的特点和应用。
让学生了解湿度传感器的选择和安装。
4.2 教学内容湿度传感器的原理和结构常见湿度传感器的特点和应用湿度传感器的选择和安装4.3 教学方法采用讲授法,讲解湿度传感器的原理和结构。
国家开放大学-传感器与测试技术课程设计(实验成绩)

传感器与测试技术课程设计随着计算机技术、信息技术的发展, 信息资源的获取与信息的转换愈来愈引起人们的高度重视。
传感器与测试技术作为信息科学的一个重要的分支, 与计算机技术、自动控制技术和通信技术一起构成了完整的信息技术学科, 在信息技术领域具有不可替代的作用, 以传感器为核心的测试系统已广泛地应用于工业、农业、国防和科学研究等领域。
在军事上, 传感器与测试技术已经成为高技术武器装备发展的关键。
在装备性能检测、控制、故障诊断维修, 以及战场目标探测、战场生化、环境探测等方面得到广泛应用, 因此, 许多高校都将《传感器与测试技术>作为工科专业学生的必修课程, 也有多个专业开设了该门课程。
上课学生数量多, 教学时数在36学时左右。
如何进一步完善基础教学内容、改革教学方法, 增加装备应用特色, 提高学生的实践与创新能力, 已成为任课教师考虑的主要问题。
十分有必要根据学生的培养目标, 以及传感器与测试技术的发展趋势, 从教学理念、教学目的、课程和实验内容等方面进行优化设计。
一、课程教学理念与目标在工程技术领域, 传感与测试过程是利用物质的物理、化学和生物效应, 从客观事物对象中提取有关信息的感知和认识过程, 属于信息科学中信息获取的范畴。
“工欲善其事, 必先利其器”, 传感器与测试技术作为人类认识客观事物特性、掌握其内在规律的主要手段, 在认识世界、改造世界的过程中具有重要的作用, 已成为信息时代的关键技术之一。
所以应能从哲学高度认识传感器与测试在信息获取和预处理过程中作用地位, 树立“广义测试”的理念。
在教学内容的组织上, 首先从了解传感器与测试技术在现代工业领域的作用地位为出发点, 掌握传感器与测试过程的基本静动态特性和技术指标。
然后以实现位移、振动力、温度、流量等常见物理量的测量为目标, 深入介绍电阻、电容、电感、热电、光电等传感器的工作原理和测量方法。
并结合武器装备中常用的微光、红外探测器件, 详细介绍其构成原理, 以突出本课程的军事应用特色。
传感器与测试技术课程设计

传感器与测试技术课程设计传感器与测试技术是现代工程技术中的重要组成部分,广泛应用于各个领域。
传感器是一种能够感知和测量某种特定物理量的装置,而测试技术则是利用各种手段对传感器进行验证、校准和评估的过程。
本文将从传感器和测试技术的基本概念、应用领域、发展趋势等方面进行探讨。
一、传感器的基本概念传感器是一种将感知到的物理量转化为可用电信号或其他形式输出的装置。
它可以感知温度、湿度、压力、光照强度、声音等各种物理量,并将其转化为电信号传递给其他设备。
传感器的种类繁多,包括光电传感器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。
每种传感器都有其特定的工作原理和适用范围。
二、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域,如工业制造、交通运输、环境监测、医疗健康等。
在工业制造中,传感器可以用于监测生产过程中的温度、压力、流量等参数,实现自动化控制。
在交通运输领域,传感器可以用于车辆的安全监测,如制动系统、轮胎压力等。
在环境监测中,传感器可以用于检测空气质量、水质污染等。
在医疗健康领域,传感器可以用于监测患者的心率、血压等生理参数。
三、传感器的发展趋势随着科技的不断发展,传感器也在不断创新和进步。
首先,传感器的尺寸越来越小,体积更加紧凑,便于集成到各种设备中。
其次,传感器的精度和灵敏度不断提高,可以实现更加准确的测量和感知。
再次,传感器的功耗越来越低,可以实现长时间的运行和续航。
此外,传感器的通信方式也在不断改进,如无线传输和互联网连接,使得传感器的数据可以实时传输和共享。
四、测试技术的作用和方法传感器的测试是保证其性能和可靠性的重要环节。
测试技术主要包括传感器的验证、校准和评估。
首先,传感器的验证是指通过一系列测试和实验验证传感器是否满足设计要求和规范。
其次,传感器的校准是指通过与已知标准进行比较,调整传感器的输出信号,使之与实际值保持一致。
最后,传感器的评估是指对传感器的性能进行综合评估,如灵敏度、响应时间、稳定性等。
传感器与测试技术课程设计

传感器与测试技术课程设计课程背景随着科技的不断进步,各行各业对于质量以及精度要求都越来越高,而传感器与测试技术则是近几年来在这个领域中应用最为广泛的技术之一。
本课程旨在介绍传感器及测试技术的基本原理和应用,让学生掌握常见的传感器类型以及测试方法,培养学生的工程实践能力。
教学目标•了解传感器的基本结构、特点及应用场景;•掌握传感器信号采集及处理方法;•熟悉传感器测试原理及测试系统的搭建方法;•能够进行传感器性能测试和优化;•能够利用传感器设计和实现基本测量系统。
教学内容1.传感器基本原理–传感器的定义及分类–传感器的基本结构和特点–传感器信号的采集与处理–数据采集系统的搭建方法2.常见传感器的应用–光学传感器–电化学传感器–生物传感器–气体传感器–压力传感器–温度传感器–湿度传感器–加速度传感器3.传感器测试方法–传感器性能测试和指标–传感器应力测试和寿命测试–传感器信号检测方法–传感器校准方法和流程4.基本测量系统设计–传感器信号放大及滤波电路设计–基本测量系统设计流程–数据采集软件开发教学方法本课程注重理论与实践的结合,采用以下教学方法:1.讲授课程内容和原理,并且提供相关实例;2.指导学生设计并实现实际的传感器测试系统;3.组织实验演示和实验报告,以检验学生的掌握情况;4.提供课程资料和练习题,保证学生的学习质量。
实验设计作为本课程的重点内容,实验环节将涵盖常见传感器的测试和优化,具体实验内容如下:1.传感器性能测试–利用自行设计的测试平台,测量不同类型传感器的精度、线性度、静态失调、温度漂移等各项指标;–比较不同类型传感器的性能,了解其中优缺点,并进行性能优化。
2.传感器应力测试–同样利用自行设计的实验装置,模拟不同的应力情况,如弯曲、拉伸等情况下,测量传感器的响应和寿命;–通过对比,分析不同材质传感器的使用情况及优化方法。
3.基本测量系统设计–设计并实现基本测量系统,包括传感器信号放大和滤波,采样和存储等;–从实验中了解不同的放大和滤波电路,对不同的信号进行处理的方法。
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传感器与测试技术课程设计课程名称:荷重传感器及电子称专业:电子信息科学与技术学生姓名:陈径学号: 13043113 完成日期: 2016.1.3随着现代化生产的发展,电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。
电子秤作为一个典型的自动检测系统,也可归纳为由三大环节所组成。
如图1所示一次仪表通常指的是传感器,它是由敏感元件,电路,机构等组成,是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感,然后转换成电量(电压,电流)。
通常来自一次仪表的电信号比较弱小,不足以驱动显示器。
为此采用二次仪表对信号进行放大;来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号,必须把它去除,一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。
传感器的转换关系往往并不服从线性关系,所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。
故称二次仪表为测量与显示部件。
二次仪表的输出信号可能是模拟量,也可能是数字量。
三次仪表是采用了计算机技术,所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。
三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。
作为规模较小的仪表系统,三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路,组成智能化仪表。
使整个测量系统的性能与功能大大提高。
图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表,它大大丰富了电子秤功能。
各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的,都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。
电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大,滤波。
这不仅为了提高灵敏度,更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。
目前大多数电子秤是数字显示方式,所以模拟信号还必须作模数转换。
有了A/D转换器的数码信号,就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。
还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。
由此大大提高了性能。
1、荷重传感器电子称传感器的选用荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。
电阻式传感器又分为金属丝(箔)式、半导体式,它们各有优缺点及使用范围。
大多数电子秤的使用场合是极为普通的室内外的大气层环境,所谓的温度条件是-10C︒~55C︒。
选用金属箔式应变片传感器作为电子秤的荷重传感器是最广泛的应用。
因为金属箔式应变片在这个温度范围内具有精度高、稳定性好、线性、转换电路简单,成本较低等优点。
相对半导体应变片尽管也能适用并且也有不少优点,如灵敏度高,体积小,响应速度快等。
但是对温度的敏感,以前一直是它的缺陷,虽然目前已经通过激光修补工艺解决了温度补偿问题,可是生产成本高成为广泛使用的阻碍。
电容式荷重传感器也是一种可选对象,但是需要稳定的交流电源作为工作电源,技术要求高,电路复杂,适用于安装空间小,响应速度快的场合。
压磁式荷重传感器特别适用于环境温度较高的场合,但是精度不高,仅适用于大吨位秤重。
选用荷重传感器的基本要求是:灵敏度高,函数关系呈线性,重复性好,长期稳定。
应变片传感器在“传感器与测试技术”课程的学习中已经了解了应变效应。
利用应变效应可以组成荷重传感器的论述并不多。
如图3所示,为三种常见的应变片荷重传感器。
图3 金属应变片荷重传感器图(a)为圆柱式荷重传感器,弹性元件为合金钢材料。
图(b)为梁式荷重传感器,弹性元件为弹簧钢材料。
图(c)为S型剪切式荷重传感器弹性元件为铝合金材料。
三种结构形式的荷重传感器均为压缩式受力,根据测重范围的需要,采用不同的弹性模量的材料。
通常荷重传感器的测量范围与分辨率是互相制约的,测量范围越大,则分辨率越差。
反之,测量范围越小,则分辨率越好。
测量桥路一个成品的金属箔式应变片传感器,通常在受应变的弹性元件表面按对称位置粘贴四个同质应变片,以便构成全臂电桥。
如图4所示,管式弹性体的贴片位置和测量电桥。
全臂电桥的灵敏度最高,线性好,温度补偿性能也比较好。
测量电桥的输出:0E R REy ∆=(2-1) 应变与荷重力的关系:rhE Flπε2=(2-2)其中,F 为荷重力,l 为管状体受力长度,r 为管状体半径,h 为管壁厚度,E 为杨氏模量,这是与弹性体材质有关。
为了与不同称重范围相匹配,约定不同称重范围的最大应变量εm 保持一致。
同一规格的荷重传感器当然选用相同的弹性体材质,只是通过管状弹性体管壁厚度h 来匹配不同称重范围。
另外,如(2-1)式,欲提高输出信号,可以提高工作电压E0。
值得注意地是,过度提高工作电压E0,会导致应变片电阻通过的电流过大而自身发热引起温度带来的误差。
一般标称的应变片电阻为120Ω,约定的工作电压E0为6V 或12V 。
测量电桥的最大输出电压为6mV 或12mV 。
根据不同的使用场合,电子秤的秤台上可以布置一个荷重传感器,也可以布置几个荷重传感器。
低重位的小型电子秤一般只要布置一个荷重传感器(如商店15Kg 电子秤),而大吨位平台式电子秤考虑到受力强度和平衡的关系,通常需要由4个荷重传感器来托起称重平台(如汽车地磅秤)。
参见图5所示。
图5 荷重传感器的布置2、荷重传感器电子称调理电路的设计调理电路包括信号放大、信号滤波、温度补偿、线性化处理、标度变换、A/D和D/A变换等。
调理电路指的是完成来自传感器的信号幅值、标度、线性化、电量性质等的调整来满足系统各环节的要求。
除了信号幅值和电量性质变换之外,其他均由三次仪表中的单片机来完成。
电子秤系统所需的调理电路主要是放大器、滤波器和A/D转换器。
(一)放大器由于各种传感器的转换电信号比较微弱,需要将信号滤波,放大到A/D转换器可以接受的范围.目前模拟放大器均采用运算放大器。
不同的使用场合,运算放大器选用的要求也不同。
主要可以分成:通用型,高精度型,高输入阻抗,高速型等。
运算放大器的技术指标:开环增益,差模输入输出阻抗,输入失调电压和电流的温度系数,共模抑制比,上升率,带宽。
习惯选择:〖1〗若信号内阻较大时,应采用高输入阻抗的放大器,否则将会产生信号传递损失。
大多数场合都要求高输入阻抗的放大器。
〖2〗若信号电压很小时,就必须考虑低噪声,低温漂,高精度的放大器。
1、通用放大器:μA741作为要求一般的场合,使用该运算放大器可以胜任。
它具有失调量小,温漂小,功耗低,输入阻抗高共模抑制比CMRR高等优点。
电路引脚参见图6。
图6 μA741通用运算放大器LMX24(X=1,2,3)单片四运放集成电路。
特点:可以单电源双电源兼用(单电源:3V~30V,双电源±1.5V~±15V),不需要外接补偿电路,且功耗低,四运放性能较一致等优点。
根据使用体会,应用方便,价格低,但精度不够理想。
比较合适做比较器,电平转换器。
电路引脚参见图7。
图7 单片四运放LMX3242.高精度集成运放:作为传感器信号的放大,,尤其信号低到几十微伏的信号μA741,LMX24肯定不能使用。
则要求选用超低失调,超低漂移,超低噪声的运算放大器。
OP07接线图与μA741大致一样。
主要技术指标:输入失调电压85m V;失调电流0.8nA,失调电压漂移<0.2m V,输入偏置电流2nA;差模输入电阻31mΩ;输出电阻60Ω,共模抑制比CMRR:110dB.ICL7650这是属于斩波稳零型集成运算放大器,利用CMOS工艺,内设200HZ时钟源,在时钟节拍下分时工作。
第一节拍采集输入失调并记忆在补偿电容内。
第二节拍采集输入信号并与失调电压相抵消一部分,再进行放大。
这样可做到超低失调和超低漂移。
各方面的技术指标要比OP07更好。
它在测量放大,生物医学工程检测,微弱信号放大中应用非常广泛。
电路引脚参见图8。
图8 ICL7650斩波稳零型运算放大器电路介绍:CA,CB为记忆电容,将采集输入失调记忆在该电容内,所以补偿精度取决于电容的品质(高品质,小漏电)。
为了简化电路,通常采用内部时钟, CA,CB的容量取0.1m F.采用外部时钟时,频率越高,电容越小。
为了防止输出电压超过一定幅度,使得放大器阻塞。
采用引脚9控制。
钳位要求:R3+R2//R1=100~1000KΩ输出要求:负载电阻大于10KΩ,由于时钟节拍关系,输出电压会出现200HZ波纹。
可以采用低通滤波电路加以平滑。
输入回路:)32()(,12112121211211----+-≈-++==++-∴-==+++UsRRRUsKoRRRRRKoUoUoRRRKoUoUsKoViUoUoRRRViUs3. 典型的测量放大器图9 测量放大器典型电路参见图9,采用三运放组成一个测量放大器,它具有高输入阻抗,高增益,低噪声和高共模抑制比,适用于电桥放大或仪表放大器。
电路分析:采用线性叠加原理:输出电压:代入 V1,V2:上式表明:输入阻抗大,只要A1,A2输入阻抗与运放增益对称, 有利于提高共模抑制比,大大降低温度漂移。
(V2-V1)可以看作电桥输出的电位差。
AD521,AD522等是一种将三个运算放大器集成于一块芯片的测量放大器,有利于提高性能。
(二)滤波器大多数传感器的转换电信号是微弱的,经过仪表系统的放大,处理,传输,每个环节都有可能引入电磁干扰,若干扰信号过大,就会导致测量失败。
采用滤波器方法可以有效去除干扰信号,它已经被广泛使用了。
滤波器可分为:低通、高通、带通、带阻滤波器。
滤波器又可分为有源与无源滤波器。
高质量的滤波电路,信号经过该滤波器能够不衰减甚至增大,而干扰信号却被大幅度衰减。
滤波器是把有用信号与无用信号按频率区分,任何一种滤波器都会有截止频率,频率特性可以用Q 值衡量,Q 值越高,灵敏度越高,频率信号的选择性越好。
有了高质量的运算放大器组成的滤波器,其尺寸大大减小,性能得到明显提高。
但是在普通的工作环境里一般仍采用无源滤波器,尤其是仅设置低通滤波时。
)52()()42()1)((01020201002010-------=+-=--------+++-=U U RR U R R U R R U U R R Rf R R U R R U f f Pf fff )62())(1(12210---------++=V V RPR R RR U f f f一阶低通滤波器实例: 参见图11,图10 一阶无源、有源低通滤波器(A )一阶无源低通滤波器传递函数:(B )一阶有源低通滤波器传递函数:(RC 环节在正输入端)(C )一阶有源低通滤波器传递函数:(RC 环节在负输入端))112()1()102()1(221202112101--------++-=--------++-=V R R V R R U V R R V R R U Pf Pf P f P f )82(1111)()()(0-------+=+==SRC R SCSC S V S V s H i )72(11)1()()()(10--------++==SRCR R S V S V s H f i )92(11)()()(10---------+-==SRCR R S V S V s H f i图11 一阶有源低通滤波器的频率特性(三)A/D 转换器常用的A/D转换器有两种形式:逐次逼近A/D转换器;双积分A/D转换器。