如何應用傳感器轉換物理量為電量?

 

 

應用資料蒐集器(DAQ)的第一課

 

 

 

 

傳感器(Sensor & Transducer)是資料蒐集器系統架構的第一單元，透過不同的傳感器將物理量(流量、應力、溫度…等)轉換為電量是執行量測的首要步驟。

 

 

圖一：資料蒐集器系統架構

 

 

現代資料蒐集器的心臟是高精度萬用表(6 1/2解析度)，電壓、電流、電阻、頻率是電表的基本量測功能，只要能轉換為上述的電量便可透過資料蒐集器長時間量測、儲存、分析這些數據的變化。

 

 

 

透過應變規將應力轉換為電阻：

 

 

從電阻的定義公式得知：電阻與長度成正比與截面積成反比，應變規(Strain Gauge)便是應用電阻的特性，當應變規受到應力後會導致長度的改變，改變的長度會造成電阻的改變，透過量測電阻的改變便可以轉換應力為電量(電阻)。

 

 

圖二：應變規實體圖(左)，轉換原理(中)，電阻公式(右)

 

 

 

透過霍爾傳感器將流量轉為頻率：

 

 

最簡易的流量傳感器由塑料閥體、轉子組件(螺旋槳)及霍爾傳感器組成。氣流或水流通過時推動轉子(螺旋槳)轉動，霍爾傳感器則輸出相應脈衝信號(頻率)。

 

 

圖三：流量傳感器示意圖

 

 

 

基於電壓及電阻量測衍生的溫度量測：以下的轉換便是常見的應用

 

 

熱電耦(Thermal Couple)：席貝克效應(Seebeck Effect)，將溫度轉換為電壓

熱敏電阻：RTD或Thermistor，將溫度轉換為電阻

 

 

 

圖四：熱電耦的形式、溫度量測範圍及溫度對電壓轉換特性曲線

 

 

 

除了上述的傳感器外，許多傳感器的輸出規格為0~5V、0~10V、4~20mA，這類轉換為電壓或電流的應用則是更常見的傳感器形式。

 

 

 

圖五：固緯電子DAQ-9600資料蒐集器主要功能規格

 

 

 

固緯電子DAQ-9600以GDM-9061六位半電表作為心臟，電表的準確度與分布特性與世界技術領先機種比肩，相關特性比較請見圖六。

 

 

 

 

圖六：紅色為固緯GDM-9061，藍色為K廠牌34461A

 

 

 

 

更多產品資訊: www.gwinstek.com/zh-TW/products/detail/DAQ-9600 

 

 

 

 

 

 

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