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机电一体化系统同学们大家好!今天我们来学习《机电一体化系统》这门课程第3章传感检测与转换技术这部分内容，本节课主要学习信号变换电路这一部分知识的内容。一、信号变换电路1.基本转换电路被测物理量经传感器变换后，往往成为电阻、电容、电感等电参数的变化，或电荷、电压、电流等电量的变化。当传感器的输出信号是电参数形式时，需采用基本转换电路将其转换成电量形式，然后送入后续检测电路。（1）差分电路（2）非差分桥式电路（3）调频电路（4）脉冲调宽电路检测与转换技术基本转换电路一般包括以下几种电路：（1）差分电路差分电路是具有“对共模信号抑制，对差模信号放大”特征的电路。主要用于差分式传感器信号的转换。一、信号变换电路1.基本转换电路（a）差分阻抗分压器常用的差分电路在平衡状态下：=当被测量发生变化时：于是检测与转换技术（b）对称电源差分电路常用的差分电路检测与转换技术（c）桥式差分电路常用的差分电路检测与转换技术（d）变压器配成的桥式差分电路常用的差分电路检测与转换技术（2）非差分桥式电路一、信号变换电路1.基本转换电路（a）阻抗电桥电路非差分桥式电路检测与转换技术（b）阻容相位电桥电路非差分桥式电路检测与转换技术（c）阻感相位电桥电路非差分桥式电路检测与转换技术（3）调频电路一、信号变换电路1.基本转换电路调频电路检测与转换技术无线路由器（4）脉冲调宽电路脉冲调宽电路是一种将传感器的电容C或电阻R的变化转换成输出信号的脉冲宽度变化的电路。一、信号变换电路1.基本转换电路脉冲调宽电路检测与转换技术一、信号变换电路1.基本转换电路2.电平检测及转换电路在机电系统中经常用到电平信号检测及转换问题，如温度、液位等上下限的检测，通常用电压比较器、二极管和一些逻辑器件来实现。电压比较器是对两个输入模拟量进行比较并输出逻辑电平作逻辑判断的部件。当两个输入模拟电压变化有不相等的瞬间，比较器输出电压跳变给出合适的逻辑电平。一、信号变换电路2.电平检测及转换电路（1）过零比较器过零比较器可用于判断输入信号是高于零电平还是低于零电平。这种电路具有信号整形功能。一种过零比较器（a）两只稳压管构成的过零比较器（b）电压传输特性检测与转换技术另一种过零比较器（a）齐纳管构成的过零比较器（b）电压传输特性检测与转换技术具有回差的零值比较器（a）回差零值比较器（b）电压传输特性检测与转换技术采用具有回差的零值比较器可防止在信号过零时由于干扰的影响而使比较器来回翻转，一、信号变换电路2.电平检测及转换电路（2）差动型电平检测器差动型电平检测器电路检测与转换技术LM324运算放大器LM393比较器一、信号变换电路1.基本转换电路2.电平检测及转换电路3.模拟信号变换电路一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（1）电流与电压的变换电路①电流—电压变换电路电流—电压变换电路检测与转换技术一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（1）电流与电压的变换电路②电压—电流变换电路具有电流并联负反馈的U/I变换电路检测与转换技术一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（2）绝对值检测电路①绝对值电路原理绝对值电路检测与转换技术一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（2）绝对值检测电路②绝对值电路的性能改善提高输入阻抗减小匹配电阻的绝对值一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（3）电压保持电路①采样保持电路当传感器将非电物理量转换成电量，并经放大、滤波等系列处理后，需经模/数转换器变换成数字量，才能输入到计算机系统。在对模拟信号进行模/数转换时，从起动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即A/D转换器的孔径时间。当输入信号频率提高时，由于孔径时间的存在，会造成较大的转换误差。要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将信号电平保持住，而在A/D转换后又能跟踪输入信号的变化，即：使输入信号处于采样状态。能完成这种功能的器件叫采样/保持器。在模拟量输出通道，为使输出得到一个平滑的模拟信号，或对多通道进行分时控制，也常采用采样/保持器。采样/保持器原理检测与转换技术一、信号变换电路3.模拟信号变换电路（3）电压保持电路②峰值保持电路在非电量检测时，往往需要精确地测量出随时间迅速变化的某参数的峰值。但一般的检测仪表都具有一定的惯性，跟不上快速的被测参数的变化，因此必须使用峰值保持电路。峰值保持电路是一种模拟存储电路。当有输入信号时，它自动跟踪输入信号的峰值，并将该峰值保持下来。检测与转换技术峰值保持电路原理采样/保持器原理检测与转换技术峰值运算电路检测与转换技术一、信号变换电路1.基本转换电路2.电平检测及转换电路3.模拟信号变换电路4.典型仪表的信号变换举例一、信号变换电路4.典型仪表的信号变换举例（1）电容式差压变送器电容式差压变送器是没有杠杆机构的变送器，它采用差动电容作为检测元件，整个变送器无机械传动、调整装置，并且测量部分采用全封闭焊接的固体化结构，因此仪表结构简单，性能稳定、可靠，且具有较高的精度。①基本误差有0.25%，0.35%，0.5%三种；②输出信号4~20mA(DC)(两线制)③负载电阻0~600（在24V(DC)供电时），0~1650（在45V(DC)供电时）。④电源电压12~45V(DC),一般为24V(DC)。一个典型的变送器的主要性能指标如下：检测与转换技术内部不锈钢膜片的位置高压侧进气口低压侧进气口电子线路位置电容式压力变送器外形图电容式压力变送器外形图调零零点迁移电容-电流转换电路放大和输出限制电路反馈电路_+电源信号反馈信号电容变化差动电容感压膜片位移测量部分转换放大部分电容式差压变送器构成方框图IoΔPi检测与转换技术检测与转换技术电声转换视屏同学们:本讲信号变换电路(上)部分的内容我们就讲到这里,同学们再见!