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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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數(shù)字傳感器和模擬傳感器的可靠性比較

數(shù)字傳感器和模擬傳感器的可靠性比較

2018/4/9 16:33:47

一、定義

   模擬傳感器輸出信號為模擬量的傳感器。它的應(yīng)用非常廣泛,不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè),還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域,處處可見模擬傳感器的身影。

   數(shù)字傳感器輸出信號為數(shù)字量(或數(shù)字編碼)的傳感器。是指將傳統(tǒng)的模擬式傳感器經(jīng)過加裝或改造A/D轉(zhuǎn)換模塊,使之輸出信號為數(shù)字量(或數(shù)字編碼)的傳感器,主要包括:放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器(CPU)、存儲器、通訊接口電路等。

二、性能

數(shù)字式傳感器的性能區(qū)別于模擬式傳感器,主要有以下幾點(diǎn):

(1)解決模擬式傳感器信號弱的問題

模擬式傳感器的輸出信號最大一般在幾十毫伏,最低時(shí)只有百萬分之幾毫伏。在電纜傳輸這些弱信號過程中,很容易受到干擾,從而造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或計(jì)量性能降低。而數(shù)字式傳感器的輸出信號均在3~4V左右,其抗干擾能力遠(yuǎn)大于模擬信號的百萬倍。

(2)解決射頻干擾問題

模擬式傳感器的低電壓信號極易受到電子干擾及其它天線電信號的干擾,而數(shù)字式傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到這些抗干擾能力,它們可以在高干擾區(qū)域,并保證計(jì)量性能。

(3)解決防潮、防腐問題

數(shù)字式傳感器采用100%不銹鋼焊接殼體。SENST激光測距傳感器密封、防水、防潮濕、防腐蝕,適用于各種惡劣工作環(huán)境,計(jì)量性能不受任何影響,防護(hù)等級達(dá)到IP68。

(4)解決防雷擊問題

數(shù)字式傳感器具有防雷擊和大電流放電能力,在室外安裝使用時(shí),這一點(diǎn)尤其重要。

(5)解決偏載/溫度影響問題

數(shù)字式傳感器能自動(dòng)補(bǔ)償和調(diào)整因偏載和溫度變化而產(chǎn)生影響。

(6)解決時(shí)間效應(yīng)——蠕變問題

當(dāng)負(fù)荷時(shí)間加在傳感器上時(shí),其輸出常有較大變化,數(shù)字式傳感器通過內(nèi)部微處理器里的軟件,自動(dòng)補(bǔ)償了蠕變。

(7)數(shù)字式傳感器精度、穩(wěn)定性和可靠性更高,減少模擬式傳感器經(jīng)常引起的誤差

由于經(jīng)校正后的數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式存儲在每個(gè)傳感器內(nèi)部的,因此就減少了模擬信號引起的積累誤差。這些誤差通常都是由于模擬信號在傳輸過程中由接頭、接線排(端子)、電位器、開關(guān)及長電纜等因素造成的。數(shù)字式稱重傳感器的補(bǔ)償/修正參數(shù)存儲在傳感器內(nèi)部的永久性存儲器中,因此,省掉了開關(guān)/電位器等元器件。

(8)具有自診斷功能

數(shù)字式傳感器具有自診斷功能。SENST激光測距傳感器不斷對內(nèi)部工作狀況進(jìn)行檢測,當(dāng)檢測到出現(xiàn)故障時(shí),會發(fā)出錯(cuò)誤代碼,這就大大降低了漏檢故障的可能性,這也是模擬式傳感器無法做到的。

三、問題

模擬傳感器和數(shù)字傳感器的問題

   一些數(shù)字傳感器,其敏感元件依然是模擬的,只是在后續(xù)的信號處理過程中進(jìn)行了模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)而成為了數(shù)字式傳感器。比如橋式電路數(shù)字傳感器。還有一些數(shù)字傳感器,它的敏感元件本身輸出的就是數(shù)字信號。這類傳感器是“徹頭徹尾”的數(shù)字傳感器,在它的處理電路中就可以沒有A/D轉(zhuǎn)換器了。比如光電編碼式傳感器。

四、特點(diǎn)

數(shù)字傳感器的特點(diǎn):

1. 先進(jìn)的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和智能濾波算法。

2. 重量值輸出,方便直觀。

3. 良好的電磁兼容性能,裸塊可滿足EMC測試要求。

4. 傳感器的性能參數(shù)采用數(shù)字化誤差補(bǔ)償技術(shù)和高度集成化電子元件,用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器的線性、零點(diǎn)、額定輸出溫漂、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)償,消除了人為因素對補(bǔ)償?shù)挠绊懀蟠筇岣吡藗鞲衅骶C合精度和可靠性。

5. 傳感器的特性參數(shù)可完全相同,因而具有良好的互換性。

6. 采用A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號傳輸和數(shù)字濾波技術(shù),傳感器的抗干擾能力增強(qiáng),信號傳輸距離可達(dá)1000m,提高了傳感器的穩(wěn)定性。

7. 傳感器能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并可預(yù)處理、存儲和記憶,具有唯一地址,便于故障診斷。

8. 傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通訊接口,可直接連入計(jì)算機(jī),也可與標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線連接,方便靈活。

   數(shù)字傳感器比傳統(tǒng)的模擬傳感器要多10倍以上的電子元器件和焊接點(diǎn),元器件和焊接點(diǎn)數(shù)量與故障的關(guān)系是電子制造行業(yè)的常識。在典型的汽車衡稱重系統(tǒng)中,經(jīng)常性的振動(dòng)和沖擊的惡劣環(huán)境下,元器件和焊接點(diǎn)是導(dǎo)致傳感器故障的主要因素。一些數(shù)字傳感器有許多觸點(diǎn),聯(lián)接傳感器的輸入輸出電纜。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,對汽車衡傳感器來說,這些觸點(diǎn)是產(chǎn)生故障的主要根源。常規(guī)的模擬傳感器,防水電纜與傳感器整合,這樣提供了可靠的保護(hù),防止潮濕水汽的侵入,進(jìn)而損壞傳感器。

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