SIC
close
  • Дом
  • Блог
  • Многофакторный анализ усилителей мощности при тестировании датчиков

В области современного тестирования датчиков,усилители мощности (PA)служить в качестве основных компонентов и играть незаменимую роль. От усиливающих слабых сигналов до моделирования сложных физических сред, усилители мощности обеспечивают твердые гарантии для точного тестирования производительности датчиков посредством их уникальных функциональных характеристик. В этой статье будут глубоко изучать многомерные приложения усилителей мощности в тестировании датчиков и анализируют их принципы работы, сценарии применения и технические ключевые моменты.

I. Основные принципы и классификация усилителей власти

1.1 Основные принципы работы

Аусилитель мощностиПо сути, служит устройством преобразования энергии, превращая энергию из источника питания постоянного тока в выходной сигнал переменного тока, пропорциональный входному сигналу, тем самым достигая напряжения, тока или усиления мощности входного сигнала. Его основная цель - максимизировать эффективность передачи мощности, обеспечивая качество сигнала, что позволяет ему управлять различными нагрузками, такими как датчики и приводы. При тестировании датчиков усилители мощности позволяют датчикам работать в соответствующих условиях возбуждения посредством усиления и обработки сигнала, а также усиливают слабые сигналы, выводящие датчики до обработанного уровня.

1.2 Классификация и характеристики

Усилители мощностиможно разделить на несколько типов на основе принципов работы, структур схемы и сценариев применения:

Аналоговые усилители мощности
Принимая непрерывную линейную амплификацию, они обеспечивают высокую линейную амплификацию входных сигналов с низким искажением и быстрым ответом. Подходит для высокочастотных или высоких сценариев тестирования сигналов с строгими требованиями качества сигнала, такими как тесты частотной характеристики для высокочастотных датчиков.

Цифровые усилители мощности
Основываясь на технологии цифровой модуляции, они достигают управления мощностью и амплификации с помощью цифровой обработки сигналов. Они предлагают такие преимущества, как высокая эффективность, компактный размер и легкая интеграция, что делает их особенно подходящими для цифровых датчиков и встроенных систем тестирования.

Аудио мощности усилителей
Специально разработанные для аудиочастотных сигналов, они обеспечивают высококачественную амплификацию аудиосигналов, обычно используемые при тестировании и калибровке аудио-связанных устройств, таких как акустические датчики и микрофоны.

Электропередачи электроэнергии
Сочетая способность обработки высокого усиления и обработки сигналов эксплуатационных усилителей с высокой способностью управления усилителями мощности, они подходят для усиления и обработки сигналов от аналоговых выходных датчиков микро-напряжения, таких как термопары и фотосессии.

Высокие напряженные/высокие усилители
Способные выдерживать высокие напряжения и токи, они могут выводить высоковольтные или высокопрочные сигналы, в основном используемые для управления пьезоэлектрическими датчиками, проводящих нагрузочных тестов и других сценариев, требующих большой выходной сигнала.

II Основные функции усилителей мощности в тестировании датчиков

2.1 в качестве источников возбуждения датчика

Нормальная работа многих датчиков зависит от внешних сигналов возбуждения, где усилители мощности играют важную роль. Например, усилители мощности могут генерировать стабильные, низкоквалифицированные, постоянные амплитуды или амплитудные сигналы возбуждения для резистивных датчиков деформации, емкостных датчиков, пьезоэлектрических датчиков и т. Д., позволяющие датчикам точно преобразовать физические величины в электрические сигналы. При тестировании пьезоэлектрических акселерометров применение синусоидальных сигналов возбуждения с помощью усилителей мощности позволяет обнаружить характеристики отклика акселерометра на разных частотах; Для емкостных датчиков предоставление высокочастотных сигналов AC AC помогает проверить взаимосвязь между изменениями емкости и физическими количествами.

2.2 Слабое усиление сигнала

НекоторыйдатчикиТакие, как термопары, датчики залов и фотосессии, вывод чрезвычайно слабые электрические сигналы, которые сталкиваются с такими проблемами, как низкое отношение сигнал / шум и плохая точность, если они измерены и анализируются непосредственно. Типы усилителей мощности, такие как усилители работы с мощностью, могут усилить эти слабые сигналы с высоким усилением и низким искажением, значительно повышая уровень и качество сигнала, что делает последующее сборы и анализ данных более точным и надежным, тем самым повышая общую чувствительность системы тестирования.

2.3 Моделирование физической среды и нагрузки

При тестировании датчиков, отвечающих на физические стимулы, такие как вибрация, удар, звуковые волны и магнитные поля, усилители мощности могут стимулировать соответствующие устройства возбуждения для имитации реальных физических сред или условий нагрузки. Например, управление электромагнитными ударами для генерации вибраций различных частот и амплитуд позволяет всестороннее тестирование производительности датчиков ускорения; Вождение аудиосистемы для вывода стандартных аудиосигналов позволяет калибровать и оценку акустических датчиков; Движущиеся токовые катушки для генерации определенных магнитных полей могут использоваться для проверки производительности магнитных датчиков. В этих приложениях усилители мощности больше не являются просто компонентами обработки электрического сигнала, но становятся незаменимыми частями всей системы тестирования, непосредственно влияя на точность и надежность результатов испытаний.

ТипХарактеристикиСценарии приложения
Аналоговый усилитель мощностиНепрерывное линейное усиление, низкое искажение, быстрый ответВысокочастотный или высококачественный тестирование сигналов
Цифровой усилитель мощностиУправление цифровой модуляцией, подходящее для логического дискаЦифровой датчик и встроенное тестирование
Усилитель питания аудиоСпециально разработано для амплификации звукового частоты сигналаАкустический датчик и микрофон тестирование
Владее усилителяСочетает высокие возможности вождения с эксплуатационной функциейАналоговый выходной датчик микро-напряжения
Высокий напряженный/высокий усилительБанка выдерживает высокое напряжение и токПьезоэлектрический датчик и тестирование нагрузки

Iii. Случаи применения в типичных сценариях тестирования датчиков

3.1 Пьезоэлектрическое тестирование датчика

Пьезоэлектрические датчикишироко используются при измерении физических величин, таких как ускорение, сила и давление. Роль усилителей власти в их процессе тестирования имеет решающее значение. Во -первых, усилители мощности стимулируют волны синусоидальных ускорения, чтобы вызвать возбуждение пьезоэлектрических датчиков; Слабые сигналы, выводимые датчиками, усиливаются другим каналом усилителей мощности, а затем отправляются в систему сбора данных для анализа. Кроме того, регулируемые усилители мощности могут точно контролировать интенсивность возбуждения, обеспечивая углубленный анализ линейной области отклика пьезоэлектрических датчиков для обеспечения стабильной и надежной производительности датчиков в различных условиях работы.

3.2 Акустический датчик и микрофон.

При тестировании чувствительности и частотной реакции микрофонов необходимо предоставить им аудиосигналы стандартных уровней звукового давления. Усилители мощности приводят динамики с высокой точностью до выхода стандартного аудио определенной частоты (например, 1 кГц) для моделирования фактической акустической среды; После того, как микрофон преобразует полученный звуковой сигнал в сигнал напряжения, он усиливается усилителем мощности с низким шумом для улучшения измерения сигнала. Сравнивая с известными эталонными микрофонами, тестовый микрофон может быть точно откалиброван, чтобы обеспечить точность и согласованность результатов измерения.

3.3 Тестирование магнитного датчика

Длямагнитные датчикиТакие, как элементы зала и магниторезистические датчики, необходимо провести тестирование в управляемой среде магнитного поля. Усилители мощности приводят на подпорках катушки для создания постоянной плотности магнитного потока путем точно управлять величиной тока и могут регулировать частоту изменения магнитного поля для моделирования изменений магнитного поля в фактических условиях работы. Во время процесса тестирования определяется реакция магнитного датчика на изменения магнитного поля, и выходной сигнал анализируется на наличие линейности, гистерезиса и т. Д., Для оценки производительности магнитного датчика.

3.4 Тестирование резистивного деформации.

Резистивные датчики деформации обычно работают в конфигурации моста Уитстоун. Усилитель мощности обеспечивает постоянное напряжение возбуждения на цепь моста. Когда датчик деформации деформируется внешней силой, его значение сопротивления слегка изменяется, что приводит к выводу схемы моста вывод слабый сигнал напряжения. Этот сигнал усиливается усилителем мощности, а затем отправляется в систему сбора данных для дальнейшего анализа деформации, тем самым достигая точного измерения и анализа внешней силы, применяемой к датчику деформации.

IV Ключевые моменты для выбора усилителя мощности

При выборе усилителя мощности необходимо всесторонне рассмотреть несколько параметров, чтобы убедиться, что он может соответствовать требованиям различных приложений для тестирования датчиков:

ВЫХОДА РАСПРОСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ: Он должен быть выбран в соответствии с требованиями рабочего напряжения устройства возбуждения или нагрузки, чтобы убедиться, что усилитель питания может обеспечить достаточное напряжение для привлечения датчика или связанного оборудования для нормальной работы.

Возможность выходного тока: Характеристики нагрузки должны быть полностью рассмотрены, чтобы гарантировать, что усилитель мощности может противостоять току, требуемому нагрузкой, и избежать таких ситуаций, как провисание напряжения или повреждение оборудования.

Пропускная способность: Пропускная способность определяет диапазон частот, в котором усилитель мощности может точно выводить или усилить сигналы. Для тестирования высокочастотных сигналов, таких как пьезоэлектрическое тестирование на уровне MHZ, необходимо выбрать усилитель мощности с более широкой полосой пропускания для обеспечения целостности и точности сигнала.

Искажение: В сценариях с высокими требованиями к качеству сигнала, такими как аудио или аналоговое тестирование моделирования, искажение усилителя мощности (например, общее гармоническое искажение THD) должно быть настолько низким, чтобы уменьшить влияние искажения сигнала на результаты испытаний.

Шумовая фигура: Для тестирования слабых сигналов шумовые характеристики усилителя мощности имеют решающее значение. Фигура с низким уровнем шума может эффективно улучшить отношение сигнал / шум сигнала и обеспечить точность и надежность результатов испытаний.

Механизмы стабильности и защиты: Усилители мощности с функциями самозащиты, такие как перегрев, перегрузка и защита короткого замыкания, могут автоматически защищать себя и тестирование оборудования в аномальных ситуациях, повысить стабильность и надежность системы тестирования и снизить риск повреждения оборудования.

V. Стратегии интеграции усилителей мощности в системах тестирования датчиков

Чтобы создать стабильную, надежную и повторяемую систему тестирования датчиков, усилители мощности должны быть разумно интегрированы с другими модулями:

Источники сигнала: Такие как генераторы функций, произвольные генераторы формирования волны и т. Д. Используются для генерации различных типов сигналов возбуждения для обеспечения разнообразных условий ввода для тестирования датчиков.

Карты сбора данных: Отвечает за сбор сигналов, выводимых датчиками и преобразование их в цифровые сигналы для обработки и анализа данных компьютером.

Системы управления компьютером: Реализуйте автоматическое управление всем процессом тестирования, включая настройку параметров источника сигнала, запуск и хранение сбора данных, анализа и отображения результатов тестирования и т. Д., Для повышения эффективности и точности тестирования.

Устройства для загрузки и моделирования: Такие как электромагнитные удары, источники звуковых волн, вибрационные платформы и т. Д., Работайте с усилителями мощности для имитации реальных физических сред и условий нагрузки, что позволяет тестировать датчики в состоянии, близком к фактической работе.

Системы экранирования и заземления: С помощью разумного экранирования и конструкции заземления уменьшите электромагнитные помехи (EMI) между усилителем мощности и датчиком, улучшайте противоположную способность системы тестирования и обеспечить надежность результатов тестирования.

Кроме того, благодаря непрерывной разработке технологии тестирования модульные решения усилителей мощности, такие как модули усилителя мощности PXI, все чаще используются в различных платформах тестирования из-за их преимуществ высокой гибкости и легкой интеграции, что может лучше соответствовать быстрому развертыванию и регулировке различных потребностей в тестировании.

VI Тенденции развития и будущие перспективы

С быстрой разработкой новых технологий, таких как интеллектуальное производство, автономное вождение и Интернет вещей, растет спрос на датчики высокого разрешения, что также выдвигает более высокие требования для производительности и функцийусилители мощностиПолем В будущем усилители мощности в области тестирования датчиков покажут следующие тенденции разработки:

Более высокая частотная характеристика: Чтобы адаптироваться к потребностям в тестировании высокоскоростных динамических датчиков, усилители мощности будут продолжать расширять свой диапазон частотной характеристики для достижения точного усиления и обработки высокочастотных сигналов.

Более низкий шум и более высокая линейность: В сценариях тестирования с высокой и слабым приобретением сигнала усилители мощности будут об обязательными сведениями по снижению своего собственного шума и улучшению линейности для дальнейшего повышения точности и надежности системы тестирования.

Интеграция и модульность: Обратите больше внимания на интегрированный и модульный дизайн, облегчить быстрое интеграцию и комбинацию с другим тестирующим оборудованием и системами, удовлетворить диверсифицированные потребности различных сценариев тестирования и улучшить гибкость и масштабируемость системы тестирования.

Удаленная управляемость и настройка программного обеспечения: С помощью технологий сетевой коммуникации и технологии управления программным обеспечением реализуйте регулировку усилителей дистанционного управления и параметров усилителей мощности, поддерживайте работу систем автоматического тестирования и повышение эффективности тестирования и уровней интеллекта.

Более сильная совместимость с EMC: В сложных электромагнитных средах усилители мощности будут иметь более сильную электромагнитную совместимость (EMC), могут работать стабильно в условиях суровых испытаний и гарантировать, что на результаты испытаний не влияют внешние электромагнитные помехи.

В будущем ожидается, что «интеллектуальные усилители мощности» с интеллектуальными диагнозами и возможностями адаптивной компенсации станут тенденцией развития. Такие усилители мощности могут отслеживать свой собственный рабочее состояние и изменения в среде тестирования, автоматически корректировать параметры, компенсировать ошибки, оказать тестирование датчиков более точно и эффективно завершить, а также обеспечивать сильную поддержку для исследований и разработок и применения новых датчиков.

Горячие продукты SIC

71421LA55J8                   UPD441651844BF5-E40-EQ3-A              SST39VF800A-70-4C-B3KE           IS66WV1M16DBLL-555BLI-TR      AS4C32M16SB-7BIN          W25Q16FWSNIG

AS7C34098A-20JIN     752369-581-c                                       W957D6HBCX7I TR                             IS61LPS12836EC-200B3LI        MX25L12875FMI-10G             QG82915PL

Информация о продукте отSIC Electronics LimitedПолем Если вы заинтересованы в продукте или нужны параметры продукта, вы можете связаться с нами онлайн в любое время или отправить нам электронное письмо: sales@sic-chip.com.

Предыдущая:ESP32 против STM32: Какой микроконтроллер подходит вам лучше?
В области встроенной разработки как ESP32, так и STM32 являются высокодоходными микроконтроллерами, каждый из которых имеет уникальные функции и преимущества. При столкновении ...
Следующий:Комплексное руководство по замене опто-связей на цифровые изоляторы: от принципов до практики
В области встроенной разработки как ESP32, так и STM32 являются высокодоходными микроконтроллерами, каждый из которых имеет уникальные функции и преимущества. При столкновении ...
  • Daily average RFQ Volume

    2000+

    Средний объем RFQ

  • Standard Product Unit

    30 000 000

    Стандартный продукт

  • Worldwide Manufacturers

    2800+

    Мировые производители

  • In-stock Warehouse

    15 000 м2

    На складе