新闻中心
当前位置: 首页 - 新闻中心

激励电压与信号调理电路的协同优化

时间:2025-06-05 点击次数:

激励电压是驱动测力传感器工作的关键参数,直接影响输出信号的幅值和稳定性。应变片式传感器通常需要直流电压(如 5V、10V)或电流激励,而压电式传感器则依赖电荷放大器的高阻抗输入。信号调理电路(包括放大、滤波、模数转换)的设计水平,决定了传感器在噪声环境中的有效信号提取能力。

激励电压的稳定性至关重要。以 10V 激励的惠斯通电桥为例,若电源波动 ±1%,将导致输出信号同比例漂移(如 2mV/V 灵敏度传感器的满量程输出为 20mV,电源波动 1% 即引入 0.2mV 误差)。工业级应用中,需采用低漂移电源(温漂 < 50ppm/℃)和电源滤波器(如 π 型 LC 滤波,截止频率 100Hz),将纹波控制在 100μV 以下。对于高精度场景(如计量级称重),可使用恒流源激励(如 2mA),避免电压波动影响,同时降低导线电阻(如 20 米导线电阻 0.5Ω)带来的误差。

信号调理电路需匹配传感器输出特性。例如,小信号输出传感器(如 1mV/V)需前置放大器(增益 1000 倍以上)提升信号幅值,同时选择低噪声运放(如 AD8599,输入噪声电压 1.9nV/√Hz)以避免噪声放大。滤波环节可采用二阶巴特沃斯滤波器(截止频率 50Hz),抑制工频(50/60Hz)干扰,同时保留有效信号(如动态称重中的 20Hz 以下信号)。模数转换(ADC)的分辨率决定了测量精度,24 位 ADC(如 ADS1256)可实现 1μV 级分辨率,适合 0.01% FS 级精度要求。

在长距离传输场景中(如传感器与采集系统距离 > 50 米),模拟信号易受电磁干扰(EMI),需采用差分传输(如双绞线)和屏蔽措施(编织网屏蔽层覆盖率≥90%),并将共模噪声抑制比(CMRR)提升至 100dB 以上。数字信号传输(如 RS485)则通过 Modbus 协议实现抗干扰,支持最长 1200 米传输距离,但需注意终端匹配电阻(120Ω)的设置以消除信号反射。

新型传感器正集成智能化信号调理功能。例如,带数字补偿的传感器通过内置微处理器(如 STM32)实时校准激励电压漂移、温度影响和非线性误差,无需外部复杂电路即可输出高精度数字信号(如 USB 或以太网接口)。这种集成化设计将信号调理误差降低至 0.02% FS 以下,显著简化系统集成难度。

总之,测力传感器的性能优化是多参数协同作用的结果。从材料选择到信号处理,从结构设计到环境防护,每个环节的微小改进都可能带来整体性能的提升。未来,随着智能制造和物联网技术的发展,传感器参数的优化将更注重与数字技术的融合,实现从单一性能指标提升到系统级解决方案的跨越。

天津力准智能科技有限公司是专业生产高品质、高精度测力传感器厂家。主要产品有微型拉压力传感器、拉杆式拉压传感器、S型拉压力传感器、环形传感器、柱式传感器、轴销类传感器、称重类传感器、多轴力传感器、扭矩传感器、微型位移传感器、压力变送器(液压传感器)、变送器/放大器、控制仪表、以及手持仪等力控产品达千余种,并已获得多项国家知识产权;产品广泛应用于10多种新型和智能化高端领域,包括工业自动化生产线、3C、新能源、机器人、机械制造、医疗、纺织、汽车、冶金以及交通等领域;
产品技术持续创新、新品研发能力强。

推荐阅读

Copyright © 2013-2025 天津力准智能科技有限公司 版权所有  津ICP备2024026412号-1

业务咨询 联系方式 公众号

微信咨询1

微信咨询2

微信咨询3

服务热线

0755-8923 3819

力准公众号

扫一扫,关注我们