地磅傳感器的測試方法

在工業(yè)應用中有各種各樣的傳感器，有些復雜的傳感器( 如攻角傳感器等) 的測試需要提供激磁電源、負載線路、加熱器測試線路、動靜壓模擬量測試線路、為了滿足以上測試需求，用常規(guī)的儀器儀表已經(jīng)無法實現(xiàn)。本文針對以上測試需求，提出了有效的解決常規(guī)地磅無法測試一些復雜傳感器的方案。

一、地磅傳感器的定義和測試盒的功能簡介

依據(jù)國家標準 GB7665 － 87，地磅傳感器的定義是: “能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。地磅傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

為了提供激磁電源、負載線路、加熱器測試線路、動靜壓模擬量測試線路，本文提出了測試盒的概念。測試盒提供 7VAC、 1800Hz 信號源、旋轉(zhuǎn)差動變壓器的負載線路、直流電源( ± 18VDC、± 15VDC、± 7． 5VDC、+ 5VDC ) 、接口電路、加熱器測試線路、動態(tài)特性測試線路、前面板、后面板等，可同時測試兩只傳感器的各種電氣性能參數(shù)。

二、測試盒可提供的精度指標

本測試盒工作電源為市電( 210 ～ 240VAC) ，工作溫度范圍為: 0℃ ～ 40℃ ，其提供的電源、電阻指標如下:

±18VDC，精度: ± 5% ;

±15VDC，精度: ± 1% ;

±7． 5VDC，精度: ± 1% ;

±5VDC，精度: ± 5% ; 負載電路電阻精度: ± 1% ;

加熱器測試線路電阻 0． 1Ω，精度: ± 2% 。

三、測試盒原理

1.17VAC、1800Hz 信號源7VAC、1800Hz 信號源是傳感器內(nèi)旋轉(zhuǎn)差動變送器的激磁電源，本電路由 ± 15VDC、± 7． 5VDC 直流電源供電，采用信號發(fā)生器 ICL8038 產(chǎn)生芯片，經(jīng)放大、濾波、功率輸出，得到 7VAC、1800Hz 的信號源，波形失真度不大于 0． 3% ，其幅值、頻率可通過外接的精密電位計進行調(diào)整，在實驗室環(huán)境條件下，幅值能穩(wěn)定在 7 ± 0． 002V 范圍內(nèi)，頻率能穩(wěn)定在 1800 ± 2Hz 范圍內(nèi)。

2.傳感器內(nèi)旋轉(zhuǎn)差壓變送器的負載測試線路要進行傳感器的性能測試，必須接負載線路。一個傳感器內(nèi)部有兩個旋轉(zhuǎn)差壓變送器。每個旋轉(zhuǎn)差壓變送器有三個抽頭，分別命名為 H、L、CT。旋轉(zhuǎn)差壓變送器輸出端與負載線路輸入端、前面板開關(guān)、模擬多路開關(guān)相連，H、L 端接負載線路運放LM348，經(jīng)反向后輸出幅值與 UH － L 成正比的電壓信號，相位與 UH － L 相反，負載線路差值輸出用于波形監(jiān)測，H、L、CT 端接負載線路運放 LM348，輸出幅值約為( UH － CT + UL － CT) 的一半，負載線路和值輸出端結(jié)到后面板，用于故障檢測。為了提高電路的測試精度，我選用精度為 ± 1% 的精密電阻。

3.直流電源的制作

在測試線路中，需要用到 ± 18VDC、± 15VDC、± 7． 5VDC、+ 5VDC等內(nèi)部直流電源。為此，我在測試盒中加入了電源PCB 板。

通過雙 18V 變壓器將 AC220V 電轉(zhuǎn)化為 ± 18VDC 再通過整流橋，三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM317 用來產(chǎn)生 + 18V、+ 15V、+ 7． 5V 三種正電源，選用三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM337 用來產(chǎn)生 － 18V、－ 15V、－7．5V 等三種負直流電源。

通過單 7． 5V 變壓器將 AC220V 電轉(zhuǎn)化為 7． 5V 再通過整流橋，電解電容、LM7805 穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生5V 直流電源。

± 18VDC 用于為多路模擬電子開關(guān) MX307CPI 供電，±15VDC 用于運放電路，± 7． 5VDC 用于正弦波發(fā)生電路，5V 用于顯示電路，用于數(shù)字芯片供電。

為此，所有測試所需的電流電源全部產(chǎn)生，測試人員不必再為如何繁多的電流基準源而苦惱。

4.輸出電壓的測試

地磅傳感器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)差壓變送器的輸出 H、L、CT、激磁電源都需要進行測試，用于檢驗傳感器的性能。當將前面板的波段開關(guān)打到自動檔時，利用計算機和模擬多路開關(guān)( MAX307CPI) 就可以實現(xiàn)自動測試。來自計算機并口的八位數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器鎖存后，鎖存器的鎖存位經(jīng)光電隔離后用于選通八選一差分多路開關(guān)。八選一多路輸出開關(guān)的輸入端分別接旋轉(zhuǎn)差壓變送器的輸出電壓 UH － L、UH－ CT、UL － CT 以及激磁電壓，多路開關(guān)輸出端接前面板波段開關(guān)自動測試檔，自動測試時，由計算機通過并行口輸出代碼選通一路。

5.動態(tài)特性的測試

地磅傳感器的動態(tài)特性測試需要提供動態(tài)特性測試線路，通過合適的整流濾波電路將傳感器負載輸出的交流信號解調(diào)成直流電壓，用記錄儀記錄直流電壓的變化曲線，實現(xiàn)動態(tài)特性( 帶寬、阻尼比、時間常數(shù)) 的測試。

6.加熱器測試線路

本線路與其它線路獨立，用于加熱器功率測試，在風標和殼體加熱器電源回線中各串接一個0．1Ω，精度為 ± 2% 的小電阻，用數(shù)字萬用表測試小電阻兩端電壓的方法監(jiān)測加熱器電流。

四、結(jié)論

地磅傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，被認為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，也是國內(nèi)外公認的最具有發(fā)展前途的高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)和朝陽產(chǎn)業(yè)。隨著時代進步和發(fā)展，地磅傳感器與檢測技術(shù)已經(jīng)普及到我們的生活，工作，科研，各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。目前，傳感器的測試是檢驗傳感器性能和質(zhì)量好壞的重要的一個環(huán)節(jié)，有些地磅傳感器單純的依靠數(shù)字萬用表、示波器也無法測試所有項目。為此，利用模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、運放、波形發(fā)生芯片將各種測試需求集成在一塊電路板上做成測試盒可有效的解決這個問題。