传感器的组成和工作原理

传感器是一条纽带，它将数字世界和物理世界迷人地连接在一起。但是，要获得有价值的可用数据并非易事。传感器并非总是易于使用，传感器生成的所有数据也并非都很有价值。关键在于，要搞清楚哪些数据有价值，分离出这些数据，然后把其它垃圾数据丢弃掉。

概括来说，传感器的原始数据需要进行后端处理。基础传感器将原始信号从一种形式的能量转换成模拟信号或者数字信号，可能需要施加外部电源，也可能不需要。

最初的原始转换来源于现实世界的模拟信号：力、热、光、磁、声音。经过传感器转换后，沿着传感器内部或者印刷电路板上的信号路径继续前行，如果有需要，模拟信号可以经过调节、放大环节转换成数字信号。然后，将数据发送到微处理器或者其它类型的计算单元中，通过算法进一步过滤噪声，并以应用所需要的方式提取相关信息。传感器制造商关注的是噪声、滤波器和算法这些基本问题，并给系统设计人员提供了相应的帮助性工具。一些系统设计者和平台供应商则站在系统用户端的视角上，关注的是填入其数据库中的数据是否有效，它们提供了一个监测工具来帮助鉴别数据是否出现错误。

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，通常由敏感元件和转换元件组成。国际电工委员会(IEC)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。传感器可分为两类:有源的和无源的。传感器的结构：在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥,即为基础扭矩传感器;在轴上固定着:(1)能源环形变压器的次级线圈,(2)信号环形变压器初级线圈,(3)轴上印刷电路板,电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着:(1)激磁电路,(2)能源环形变压器的初级线圈(输入),(3) 信号环形变压器次级线圈(输出),(4)信号处理电路。

首先向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈。由基准电源与双运放组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器变换成频率信号,通过信号环形变压器从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。