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感應(yīng)器定義

感應(yīng)器是一種將物理量或化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于使用的電信號(hào)的裝置?！霸跍y(cè)量系統(tǒng)中，傳感器是一個(gè)前置部件，它能把輸入變量轉(zhuǎn)換成可進(jìn)行測(cè)量的信號(hào)?！卑凑?Gopel等的說(shuō)法：“傳感器是由承載體和電路聯(lián)接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是結(jié)合具有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的系統(tǒng)”。

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傳感能量轉(zhuǎn)換

主動(dòng)式傳感器可以將一種能量直接轉(zhuǎn)換為另一種形式，無(wú)需外接能量或激勵(lì)源。被動(dòng)式傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但可以控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)能，傳感器負(fù)責(zé)將物體或過(guò)程的特殊性質(zhì)轉(zhuǎn)化為數(shù)量的工作。它們的“物體”可以是固體、液體或氣體，它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的(即過(guò)程)狀態(tài)。對(duì)物體特征進(jìn)行轉(zhuǎn)換量化后，可以用多種方式檢測(cè)。物體的特征可能是物理的，也可能是化學(xué)的。根據(jù)其工作原理，它把物體特征或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電學(xué)量，然后把這個(gè)電信號(hào)分離出來(lái)，送到傳感器系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估或標(biāo)記。

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若角度傳感器連接在電機(jī)與車輪之間的任一傳動(dòng)軸上，讀取的數(shù)據(jù)必須計(jì)算正確的傳動(dòng)比。給出一個(gè)計(jì)算的例子。對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，馬達(dá)的傳動(dòng)比為3:1與主輪相連。角傳感器與電動(dòng)機(jī)直接相連。因此它和主動(dòng)輪的傳動(dòng)比也是3:1。即角度傳感器轉(zhuǎn)三周，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周。角傳感器每旋轉(zhuǎn)一周計(jì)16個(gè)單位，因此16*3=48的增量相當(dāng)于每周的主動(dòng)輪圈旋轉(zhuǎn)。我們需要知道齒輪的圓周數(shù)，以計(jì)算出前進(jìn)的距離。幸好，每個(gè) LEGO齒輪的輪胎上都會(huì)標(biāo)上自己的直徑。我們選用了體積帶軸輪子，直徑為81.6 CM (樂(lè)高使用公制單位)，因此周長(zhǎng)為81.6& TImes；π=81.6& TImes;3.14=256.22 CM。已經(jīng)知道了所有已知的量：齒輪的運(yùn)動(dòng)距離由48除角度記錄的增量再乘以256。來(lái)總結(jié)一下。把 R稱做角度傳感器的分辨率(以周轉(zhuǎn)數(shù)表示), G是角度傳感器和齒輪之間的傳動(dòng)比。

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為車輪旋轉(zhuǎn)一周的角度傳感器，定義 I的增量。也就是說(shuō)：I= G& TImes; R

例如，對(duì)于樂(lè)高角傳感器， G為3, R等于16.因此，我們可以得到：

當(dāng)一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它所經(jīng)過(guò)的距離就是它的周長(zhǎng)，應(yīng)用這個(gè)方程，利用它的直徑，就能得出這個(gè)結(jié)論。

C= D×π

以我們的例子：

一步是用以下等式將傳感器記錄的數(shù)據(jù)- S轉(zhuǎn)換為車輪運(yùn)動(dòng)的距離- T。

T= S× C/I

若光電傳感器讀取的數(shù)值是296，則可計(jì)算相應(yīng)的距離：

T=296×256.22/48=1580距離(T)的單位與輪子直徑相同。

語(yǔ)音傳感器利用電能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，以干擾來(lái)自周圍空氣的聲音，不管是聽(tīng)得見(jiàn)的還是聽(tīng)不到的

電路的熱噪聲通常與其工頻頻率成正比，通頻帶越寬，對(duì)電路熱噪聲的影響越大。就拿一個(gè)1 kΩ電阻來(lái)說(shuō)，如果該電路的通頻帶是1 MHz，在電阻兩端呈現(xiàn)的開(kāi)路電壓噪聲的有效值為4μ V (設(shè)定溫度為 T=290 K)。

噪聲的電動(dòng)勢(shì)看起來(lái)并不大，但是假設(shè)當(dāng)它接入增益106倍放大電路時(shí)，輸出噪聲可以達(dá)到4 V，而此時(shí)對(duì)電路的干擾非常嚴(yán)重。

線路板電磁元件的干擾

很多電路板上都有繼電器、線圈等電磁元件，它們?cè)陔娏魍ㄟ^(guò)時(shí)，線圈的電感和殼體分布電容向周圍輻射能量，能量會(huì)對(duì)周圍電路產(chǎn)生干擾。

如繼電器等元件其反復(fù)工作，斷電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間的逆向高壓，形成瞬時(shí)浪涌電流，這種瞬間的高壓會(huì)對(duì)電路造成很大的沖擊，從而嚴(yán)重影響電路的正常工作。

電晶體噪聲

電晶體的噪聲主要有熱噪聲、顆粒噪聲、閃爍噪聲。

熱噪是由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)通過(guò) BJT內(nèi)部3個(gè)區(qū)域的體電阻和相應(yīng)的引線電阻產(chǎn)生。在這里'產(chǎn)生的噪音是主要的。

正常情況下， BJT中的電流，只是一個(gè)平均值。事實(shí)上，在各個(gè)瞬間注入基區(qū)的載流子數(shù)目是不一樣的，從而使發(fā)射極電流或集電極電流發(fā)生無(wú)規(guī)則的波動(dòng)，從而產(chǎn)生顆粒噪聲。

IC噪音

IC通常存在兩種噪聲干擾：一種是輻擾，一種是傳導(dǎo)干擾。這種噪聲尖刺法對(duì)連接同一交流電網(wǎng)的其它電子設(shè)備有較大影響。噪音擴(kuò)展到100 MHz以上。

實(shí)驗(yàn)中，使用高頻示波器(超過(guò)100 MHz)可以觀察到普通單片機(jī)系統(tǒng)板上某個(gè)集成電路電源與地引腳之間的波形，會(huì)看到噪聲尖刺峰-峰值可達(dá)數(shù)百毫伏甚至伏級(jí)。

近傳感電路低噪聲信號(hào)調(diào)理

由于 ADC和 DAC分辨率的增加，以及電源電壓的降低，有效位(LSB)變得更小，使得信號(hào)調(diào)理任務(wù)變得更加困難。因?yàn)樾盘?hào)的大小更接近背景噪聲，所以必須對(duì)外部和內(nèi)部噪聲源(包括 Johnson、散粒、寬帶、閃爍和 EMI)進(jìn)行處理。

1、以平方根和(RSS)形式疊加不相關(guān)噪聲源：

(1)另一方面，對(duì)于其他相關(guān)噪聲源，如消除輸入偏置電流等，必須采用 RSS與相關(guān)因子疊加。

(2)典型信號(hào)調(diào)理電路中的噪聲源和可用于反相、同相、差分和其他一般配置的通用公式。