探究传感器常见的输出信号及信号调节方法

发布时间：2021-01-04

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

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传感器是我们都不陌生的一种检测装置，它能够感知被测量的信息，并将感受到的信息按照一定规律转换成电信号或其他所需形式的输出信息，以满足各种信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的需求。下面我将简要介绍传感器常见的几种输出信号以及信号调节方式。

一、传感器常见的几种输出信号

在常用的输出信号中，我们可以将其分为三种类型，分别是增量码信号、绝对码信号和开关信号，每种类型都有其优势和限制。

增量码信号：

增量码信号是指被测量值与传感器输出信号变化周期数成正比。换句话说，输出信号的大小由信号变化的周期数的增量来决定。在测量位移时，像光栅位移传感器、磁栅位移传感器和激光位移传感器等采用干涉法进行测量的传感器会输出增量码信号。

绝对码信号：

绝对码信号是一种与被测对象状态相对应的信号。例如，编码盘的每个角度方位都对应着一组编码，这种编码被称为绝对码。绝对码信号具有较强的抗干扰能力，无论测量过程中发生什么情况，经过干扰后，某种状态总是对应着一组确定的编码。

开关信号：

开关信号只有两个状态，即0和1，可以被视为绝对码信号只有一位编码时的特例。例如行程开关、光电开关等传感器的输出就是开关信号。

二、传感器的信号调解

传感器将有用的物理信号转换为电信号，如用于测量压力的压阻桥、检测超声波的压电传感器和测量气体浓度的电化单元等。然而，传感元件产生的电信号通常很小且非理想，存在温度漂移和非线性传输函数等问题。

为了将这些小信号放大到可用水平，使用传感器模拟前端和信号调节器。传感器内部包含完整的信号调节电路，以及处理传感元件输出、管理功耗并与外部控制器连接的其他电路。

通常情况下，需要同时测量多个传感元件的输出，例如处理压阻桥的输出时，需要同时测量压阻桥和温度传感器的输出。类似地，处理热电偶的输出时，需要同时测量热电偶和连接头温度传感器的输出，以完成冷接头补偿。这种处理多个传感元件输出的情况被称为"多模态信号调解"。

另一个与传感器信号调解相关的方面是信号调解发生的电域。对于电阻桥传感元件，信号调解发生在模拟域内。而在某些传感器中，信号调解同时发生在模拟域和数字域内，这被称为"混合信号调解"。

混合信号调解器的一个关键组成部分是模数转换器（ADC）。在信号传递到智能补偿模块之前，两个传感元件一直使用独立的信号通路。然后，该模块将这两个信号结合起来，经过处理后产生输出信号。

以上是对传感器信号调解的描述。通过传感器模拟前端和信号调节器，可以实现对小信号的放大和整合，以获得可用的输出信号。