談?wù)劮墙佑|式扭矩傳感器硬件電路的要求

　　非接觸式扭矩傳感器系統(tǒng)的硬件電路一般分為模擬和數(shù)字兩大部分：模擬部分主要由傳感器接口電路、信號(hào)放大與處理電路、信號(hào)變換電路，以及信號(hào)源和精密電源等部分組成;數(shù)字部分以微要為核心，包括數(shù)字輸出接口、人機(jī)界面(鍵盤、顯示器、開關(guān)等)和通信電路等。在非接觸式扭矩傳感器硬件電路的具體設(shè)計(jì)盡可能采用集成度高、功能強(qiáng)大、技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的新器件，以達(dá)到 簡化硬件電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高硬件電路整電氣性能、工藝性能、可靠性和可維護(hù)性，同時(shí)降低硬件電路成本的目的。
 

　　1、傳感器接口電源：
 

　　隨首微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測量的電路正在向傳感器與測量電路一體化、測量電路與信號(hào)處理電路一體化的方向發(fā)展。具有以上特征的測量電路稱為“傳感器接口電路”。傳感器接口電路一般到如下要求：
 

　　1)可提高傳感器和接口電路的整體工作效率。
 

　　2)具有一定的信號(hào)處理能力
 

　　3)能夠提供傳感器所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源。若按輸出信號(hào)劃分，傳感器可分為電參數(shù)傳感器和電量傳感器。電傳感器輸出電壓、電流、電荷等電量，壓電傳感器、光電傳感器等即屬于此類。電阻、電容、電感、互感等傳感器需外加驅(qū)動(dòng)信號(hào)源才能工作，屬于電參數(shù)傳感器
 

　　4)有較完善抗干擾和抗高壓沖擊保護(hù)機(jī)制。這種機(jī)制包括輸入端的保護(hù)、前后級(jí)電路的隔離、模擬和數(shù)字濾波等。傳感器接口集成電路的出現(xiàn)將簡化儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造，提高扭矩傳感器測量精度和儀器系統(tǒng)的整體性能。
 

　　2、信號(hào)處理電路：
 

　　信號(hào)處理電路的任務(wù)是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種加工處理，如信號(hào)的放在和濾波、信號(hào)之間運(yùn)算，信號(hào)特征的恢復(fù)、噪聲和干擾抑制等。信號(hào)處理電路之中的一大類是信號(hào)比較電路及由比較電路所構(gòu)成的功能更多、更復(fù)雜的電路。
 

　　運(yùn)算放大器是任何測量儀器*的基本電路，需要根據(jù)儀器功能和技術(shù)指標(biāo)要求選用不同的運(yùn)算放大器。目前有適合于各種用途和性能要求的集成運(yùn)算放大器，如非線性放大器、程控放大器，差運(yùn)放大器、微功耗放大器等，z適合某種場合應(yīng)的放大器大都采用有某種特色的運(yùn)算放大器或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的放大器芯片。選擇適用的運(yùn)算放大器須具備相關(guān)的電路知識(shí)，熟悉運(yùn)算放大器的直流和交流的主要參數(shù)。
 

　　3、信號(hào)變換電路：
 

　　在扭矩傳感器的測量電路中，經(jīng)常需要設(shè)計(jì)信號(hào)變換電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的變換。例如，對(duì)電壓的測量及處理比較容易，測量精度也比較高。因此，常需要設(shè)計(jì)將電流或其它形式的電信號(hào)變換成電壓信號(hào)的電路(I/V轉(zhuǎn)換、F/V轉(zhuǎn)換等)，在電信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送中，電流信號(hào)不易被干擾，因此，常需要把電壓信號(hào)變換成電流信號(hào)傳送(V/I轉(zhuǎn)換電路)，在強(qiáng)干擾或有奶高共模電壓的場合，隔離放大器對(duì)于抑制干擾很有效，在隔離放大器中，往往需要在前級(jí)將電壓信號(hào)變換成頻率信號(hào)(V/F轉(zhuǎn)換)，經(jīng)過光電或磁隔離之后，在后級(jí)再把頻率信號(hào)變換成電壓信號(hào)(F/V轉(zhuǎn)換)諸如此類的信號(hào)變技術(shù)是扭矩傳感器系統(tǒng)精密測量電路中的重要組成部分。
 

　　線性關(guān)系是信號(hào)變換中最基本的最重要的關(guān)系。除此之外，還有滿足變換靈敏度、輸入和輸出信號(hào)運(yùn)態(tài)范圍等方面的基本要求;滿足A/D轉(zhuǎn)換速度、I/V變換電路中的輸入阻抗和V/I轉(zhuǎn)換電路中的輸出阻抗與驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力等特殊要求。
 

　　4、信號(hào)源和精密電源：
 

　　許多扭矩傳感器系統(tǒng)需要為傳感器提供精密的直流和交流電壓源或電流源，在不少測量中還需要有諸如階梯或鋸齒波的信號(hào)泊。信號(hào)源的精度和穩(wěn)定性通常是由精密基準(zhǔn)電壓源保證的。精密基準(zhǔn)電壓源最重要的技術(shù)指標(biāo)是電壓溫度系統(tǒng)，它表示溫度變化引起的輸出電壓漂移量(亦稱溫漂)