對(duì)于壓力傳感器數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容闡述

壓力傳感器是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成，按不同的測(cè)試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。而數(shù)據(jù)采集則是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中，自動(dòng)采集非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品，來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集又被稱為數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，比如說(shuō)DAM-8021,DAM-8041都是數(shù)據(jù)采集工具。

其實(shí)在工業(yè)實(shí)踐中壓力傳感器是屬于比較經(jīng)常性用到的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生，其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。

像在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場(chǎng)合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其次總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大，與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問(wèn)世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個(gè)全新的時(shí)代。被采集的數(shù)據(jù)是已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。

采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間也稱采樣周期，然后對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測(cè)量是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測(cè)方法有接觸式和非接觸式，檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對(duì)面狀連續(xù)物理量的采集。在計(jì)算機(jī)輔助制圖、測(cè)圖、設(shè)計(jì)中，對(duì)圖形或圖像數(shù)字化過(guò)程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時(shí)被采集的是幾何量數(shù)據(jù)，幾何量或包括物理量，如灰度。

為何4-20ma采集卡標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)是這個(gè)呢

一般儀器儀表的信號(hào)電流都為4-20ma，指最小電流為4mA，最大電流為20mA 。傳輸信號(hào)時(shí)候，要考慮到導(dǎo)線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會(huì)在導(dǎo)線的產(chǎn)生一定的壓降，那接收端的信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生一定的誤差了，所以使用電流信號(hào)作為變送器的標(biāo)準(zhǔn)傳輸。在工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。再通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊如誠(chéng)控電子的DAM-7041,研華的ADAM-4017+轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳輸給PC,PLC等主機(jī)進(jìn)行處理

通常測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離都比較遠(yuǎn)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，當(dāng)連接電線的電阻較大時(shí)，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差。4-20ma采集卡采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾，因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲電壓的幅度可能達(dá)到數(shù)V，但是噪聲的功率很弱，所以噪聲電流通常小于nA級(jí)別，因此給4-20ma傳輸帶來(lái)的誤差非常??；電流源內(nèi)阻趨于無(wú)窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。

4-20ma二線制傳感器的設(shè)計(jì)，用20mA表示信號(hào)的滿刻度，但起點(diǎn)信號(hào)為什么不是0mA呢？電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4-20ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，必然要有外電源為其供電，其中4-20ma采集卡電流是為了供應(yīng)傳感器自身最小的工作電流需要，如果采用0-20mA，當(dāng)信號(hào)很小的時(shí)候，傳感器便無(wú)法獲得足夠的工作能量。而在低于4mA，高于20mA的信號(hào)則用于各種故障的報(bào)警，比如正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0，所以常取2mA作為斷線報(bào)警值。同時(shí)，儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種活零點(diǎn)有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。

最大電流20mA的選擇是基于安全、實(shí)用的考慮，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。因此，一般傳感器都是4-20ma信號(hào)輸出，這樣信號(hào)不容易受干擾而且安全可靠，兩線制4-20ma輸出更可以節(jié)省傳感器成本等等，這些原因使得以電流輸出為主的壓力傳感器、溫度傳感器等產(chǎn)品在工業(yè)上普遍使用的是兩線制4-20ma輸出。另外在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，用一個(gè)儀表放大器來(lái)完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題。，由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào)，傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降；第三，在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問(wèn)題。為了解決問(wèn)題和避開(kāi)相關(guān)噪聲的影響，用電流來(lái)傳輸信號(hào)，因?yàn)殡娏鲗?duì)噪聲并不敏感。4-20ma的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào)，用20mA表示信號(hào)的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。