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(xiàn)路、加熱器測試線(xiàn)路、動(dòng)靜壓模擬量測試線(xiàn)路、為了滿(mǎn)足以上測試需求，用常規的儀器儀表已經(jīng)無(wú)法實(shí)現。本文針對以上測試需求，提出了有效的解決常規地磅無(wú)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(jiǎn)介

依據國家標準 GB7665 － 87，地磅傳感器的定義是: “能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。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，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。

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

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(xiàn)路電阻 0． 1Ω，精度: ± 2% 。

三、測試盒原理

1.17VAC、1800Hz 信號源7VAC、1800Hz 信號源是傳感器內旋轉差動(dòng)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(guò)外接的精密電位計進(jìn)行調整，在實(shí)驗室環(huán)境條件下，幅值能穩定在 7 ± 0． 002V 范圍內，頻率能穩定在 1800 ± 2Hz 范圍內。

2.傳感器內旋轉差壓變送器的負載測試線(xiàn)路要進(jìn)行傳感器的性能測試，必須接負載線(xiàn)路。一個(gè)傳感器內部有兩個(gè)旋轉差壓變送器。每個(gè)旋轉差壓變送器有三個(gè)抽頭，分別命名為 H、L、CT。旋轉差壓變送器輸出端與負載線(xiàn)路輸入端、前面板開(kāi)關(guān)、模擬多路開(kāi)關(guān)相連，H、L 端接負載線(xiàn)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(xiàn)路差值輸出用于波形監測，H、L、CT 端接負載線(xiàn)路運放 LM348，輸出幅值約為( UH － CT + UL － CT) 的一半，負載線(xiàn)路和值輸出端結到后面板，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(xiàn)路中，需要用到 ± 18VDC、± 15VDC、± 7． 5VDC、+ 5VDC等內部直流電源。為此，我在測試盒中加入了電源PCB 板。

通過(guò)雙 18V 變壓器將 AC220V 電轉化為 ± 18VDC 再通過(guò)整流橋，三端可調穩壓器 LM317 用來(lái)產(chǎn)生 + 18V、+ 15V、+ 7． 5V 三種正電源，選用三端可調穩壓器 LM337 用來(lái)產(chǎn)生 － 18V、－ 15V、－7．5V 等三種負直流電源。

通過(guò)單 7． 5V 變壓器將 AC220V 電轉化為 7． 5V 再通過(guò)整流橋，電解電容、LM7805 穩壓芯片產(chǎn)生5V 直流電源。

± 18VDC 用于為多路模擬電子開(kāi)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

地磅傳感器內部的旋轉差壓變送器的輸出 H、L、CT、激磁電源都需要進(jìn)行測試，用于檢驗傳感器的性能。當將前面板的波段開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)檔時(shí)，利用計算機和模擬多路開(kāi)關(guān)( MAX307CPI) 就可以實(shí)現自動(dòng)測試。來(lái)自計算機并口的八位數據經(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(kāi)關(guān)。八選一多路輸出開(kāi)關(guān)的輸入端分別接旋轉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(kāi)關(guān)輸出端接前面板波段開(kāi)關(guān)自動(dòng)測試檔，自動(dòng)測試時(shí)，由計算機通過(guò)并行口輸出代碼選通一路。

5.動(dòng)態(tài)特性的測試

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

6.加熱器測試線(xiàn)路

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

四、結論

地磅傳感器作為現代科技的前沿技術(shù)，被認為是現代信息技術(shù)的三大支柱之一，也是國內外公認的最具有發(fā)展前途的高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)和朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。隨著(zhù)時(shí)代進(jìn)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(gè)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(gè)環(huán)節，有些地磅傳感器單純的依靠數字萬(wàn)用表、示波器也無(wú)法測試所有項目。為此，利用模擬電子技術(shù)、數字電子技術(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(gè)問(wèn)題。