什么是信號(hào)調(diào)節(jié)器？

　　信號(hào)調(diào)節(jié)器旨在為電路的下一級(jí)或另一個(gè)傳感器儀器系統(tǒng)調(diào)整輸入信號(hào)。信號(hào)調(diào)節(jié)器用于濾除噪聲，增加低電平信號(hào)的幅度，并從一個(gè)單元轉(zhuǎn)換到另一個(gè)單元。

　　輸入信號(hào)通常是模擬的。這些模擬信號(hào)代表溫度和壓力等物理值。這些信號(hào)電平小到足以被檢測(cè)到。但是，當(dāng)儀表電路無(wú)法看到這些信號(hào)電平時(shí)，可能會(huì)丟失有意義的數(shù)據(jù)。此外，噪聲水平也會(huì)影響這些小值信號(hào)，減少有價(jià)值的信息。

　　儀器系統(tǒng)使用具有不同輸入信號(hào)特性的傳感器來(lái)收集物理變量。信號(hào)調(diào)節(jié)器使輸入信號(hào)、輸入傳感器和電子元件兼容并協(xié)同工作。

　　信號(hào)調(diào)節(jié)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ)

　　信號(hào)調(diào)節(jié)器不能用作任何應(yīng)用程序的獨(dú)立組件。相反，它們被用作信號(hào)處理系統(tǒng)的一部分，例如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ)。

　　成功實(shí)施DAQ系統(tǒng)需要正確的信號(hào)調(diào)節(jié)器規(guī)范。

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于處理傳入的物理值信號(hào)，例如溫度和壓力，以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。DAQ系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成，包括信號(hào)調(diào)節(jié)器。

　　信號(hào)調(diào)節(jié)器為DAQ執(zhí)行許多功能，可分為以下幾類(lèi)：

　　放大

　　篩選

　　隔離

　　線性化

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的噪聲源

　　噪聲信號(hào)是數(shù)據(jù)采集中不需要的信號(hào)電平，它會(huì)改變?cè)夹盘?hào)并破壞有價(jià)值的數(shù)據(jù)。噪聲在幾乎所有具有不同來(lái)源的測(cè)量系統(tǒng)中都很常見(jiàn)。讓我們來(lái)看看數(shù)據(jù)采集環(huán)境中一些熟悉的噪聲源。

　　現(xiàn)場(chǎng)接線是DAQ系統(tǒng)中常見(jiàn)的噪聲源。在導(dǎo)體中運(yùn)行的交流信號(hào)會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)附近的電路或任何其他攜帶信號(hào)的導(dǎo)體接近該導(dǎo)體時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)使原始信號(hào)失真，這稱(chēng)為噪聲。磁場(chǎng)產(chǎn)生的噪聲稱(chēng)為電磁干擾(EMI)。EMI可以通過(guò)導(dǎo)體傳輸，例如電纜和任何物理路徑。EMI也可以通過(guò)輻射傳播而沒(méi)有任何物理方向。

　　電磁線圈是DAQ系統(tǒng)中EMI的來(lái)源。當(dāng)施加電流時(shí)，螺線管線圈在線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)。這些磁場(chǎng)還會(huì)在DAQ系統(tǒng)中引起噪聲。

　　另一種類(lèi)型稱(chēng)為射頻干擾(RFI)。RFI是電路或?qū)w在電信號(hào)快速變化時(shí)發(fā)出的電磁輻射。電機(jī)和VFD也可能是有害噪音的來(lái)源。電力電纜、電機(jī)和VFD也是附近電子和電氣組件的噪聲源。

　　電機(jī)頻繁開(kāi)啟和關(guān)閉。這種頻繁的開(kāi)關(guān)模式會(huì)產(chǎn)生突然的電流浪涌，從而產(chǎn)生噪聲。VFD也是一個(gè)重要的噪聲源，EMI是在整流級(jí)產(chǎn)生的。整流器將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。整流過(guò)程會(huì)產(chǎn)生諧波，會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。

　　另一個(gè)突出的噪聲源是不正確的接地。接地是一個(gè)相互連接的回路，其電位與電路系統(tǒng)中的電源不同。電流在電路中的元件之間流動(dòng)需要電位差。如果未按照設(shè)計(jì)規(guī)范建立接地，電路讀數(shù)將變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致輸出中出現(xiàn)明顯噪聲。

　　糾正噪音問(wèn)題

　　如上所述，可能存在許多噪聲源，包括功能組件或系統(tǒng)。消除噪聲是保護(hù)用戶數(shù)據(jù)所必需的。為此，使用了專(zhuān)門(mén)的技術(shù)和組件。讓我們看看一些阻止噪聲的方法。

　　防噪音接線

　　使用屏蔽電纜、雙絞線等抗噪聲電纜可以減少噪聲的影響。

　　在屏蔽電纜中，承載信號(hào)的導(dǎo)體被標(biāo)準(zhǔn)屏蔽層包圍。屏蔽層可以是編織的、螺旋設(shè)計(jì)的或鍍金屬的箔。這種保護(hù)可最大限度地減少來(lái)自周?chē)肼曉吹脑肼曬詈?。?duì)于高噪聲環(huán)境，可以增加屏蔽的數(shù)量。

　　在雙絞線中，一對(duì)電線相互纏繞在一起，通常用于磁噪聲。雙絞線消除了噪音的影響。當(dāng)電纜暴露在噪音中時(shí)，兩條線將收到相同數(shù)量的噪音。由于使用雙絞線，其中一根線中的噪聲方向與該對(duì)中另一根線中的噪聲方向相反。相反的方向抵消了噪聲而不影響原始信號(hào)。

　　正確接地

　　接地不當(dāng)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常見(jiàn)的噪聲源。電路中的地是參考電位電壓，在大多數(shù)情況下它通常是0伏。課程中的所有組件都連接到同一地面。

　　如果沒(méi)有安裝地線或者Ant組件到地線斷開(kāi)，噪聲會(huì)很快進(jìn)入通過(guò)組件和線傳輸?shù)脑夹盘?hào)。

　　痕跡

　　布線是消除噪音的另一個(gè)重要因素。如果仔細(xì)選擇，它可以實(shí)現(xiàn)低噪音和高吞吐量。

　　敷設(shè)電纜時(shí)，不得將低壓電纜與載有交流電和其他高頻噪聲源（如電機(jī)、逆變器）的線路混在一起。這是通過(guò)為它們使用單獨(dú)的管道來(lái)完成的。這些電纜還需要避免與其他電線重疊和平行。

　　制造商推薦

　　在安裝電氣或電子組件時(shí)，制造商會(huì)提供有關(guān)組件的最佳使用和應(yīng)用以及噪聲消除因素的建議。這些建議告知用戶電纜選擇、運(yùn)行電纜距離以及任何有助于降低噪聲影響的附加組件。