電量傳感器

原理

　　當(dāng)電量傳感器輸出信息滿足某種標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，也稱電量變送器。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)控制或檢測(cè)(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)對(duì)電量隔離傳感器的要求也越來(lái)越高，特別是在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、檢測(cè)精度和功能方面。由于數(shù)字化產(chǎn)品不論其性能還是功能，如非線性校正和小信號(hào)處理方面，模擬產(chǎn)品是不可比擬的。因此，電量傳感器的數(shù)字化是一種必然趨勢(shì)。具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì)，檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞。

特性參數(shù)

　　額定輸出：0～5Vdc；0～20mA；4～20mA；

　　精度：1.0級(jí)；

　　線性范圍：0～120%；

　　響應(yīng)時(shí)間：≤300mS ；

　　隔離耐壓： 2500V DC/1分鐘；

　　工作溫度：-20℃～+70℃；

通用技術(shù)條件

　　● 引用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)則：GB/T13850-1998

　　● 相對(duì)濕度：≤93%

　　● 準(zhǔn)確度等級(jí)： 0.2、0.5級(jí)

　　● 貯藏條件：溫度-40~+70℃，相對(duì)濕度20~90%，無(wú)凝露

　　● 工作溫度：-10~55℃

　　● 平均無(wú)故障時(shí)間：≥30000h

基本分類

　　依據(jù)輸入信號(hào)特點(diǎn)，可以分為：

　　直流電量傳感器

　　最常見(jiàn)的是分流器、電阻分壓器等；

　　交流電量傳感器（一般適用于工頻正弦波測(cè)量）

　　最常見(jiàn)的是電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器、電磁式電流互感器等；

　　變頻電量傳感器（適用于各種頻率及波形的交流電量測(cè)量）

　　如霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈及變頻功率傳感器等。工頻電量是變頻電量的一種特例，因此，變頻電量傳感器通常可以作為工頻交流電量傳感器使用，此外，除了羅氏線圈不能用于直流測(cè)量之外，其它幾種傳感器還可作為直流電量傳感器使用。

　　電量隔離傳感器按照檢測(cè)電量信號(hào)和功能不同分為以下六大類

　　電流傳感器

　　電壓傳感器

　　頻率傳感器

　　功率傳感器

　　溫度傳感器

　　越線報(bào)警傳感器

　　依據(jù)輸出信號(hào)特點(diǎn)，可以分為：

　　模擬量輸出電量傳感器和數(shù)字量輸出電量傳感器，變頻功率傳感器屬于數(shù)字量輸出電量傳感器。

　　由于數(shù)字式電量傳感器可以直接輸出數(shù)字量，對(duì)于許多應(yīng)用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊，可以減輕系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。并且，相對(duì)模擬量而言，數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力較強(qiáng)，尤其是數(shù)字信號(hào)可以方便的采用光纖傳輸，可以完全避免傳輸環(huán)節(jié)的損耗和干擾，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下高精度測(cè)量提供了科學(xué)的保障。

　　由于電量傳感器產(chǎn)品種類較多，本文僅介紹了一種交流信號(hào)電量傳感器數(shù)字化技術(shù)。電量傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的方法較多，目前最普遍的是采用單片機(jī)、DSP、FPGA等微處理器技術(shù)，因?yàn)樗膽?yīng)用很靈活，可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多專用的芯片，如電度表產(chǎn)品，已有許多專用芯片可選，有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。

相關(guān)知識(shí)

　　一 計(jì)量器具

　　1 傳感器 ARCM-NTC傳感器ARCM-NTC　直接作用于被測(cè)量，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量值輸出的器件。

　　2 變送器 P/Q組合變送器BD-3P/Q/Ⅰ　輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。

　　3 檢測(cè)器　用于指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。

　　4 電量隔離傳感器　在被測(cè)電量與輸出信號(hào)之間，采用非電媒體進(jìn)行隔離，把被測(cè)電量轉(zhuǎn)換成規(guī)定電信號(hào)的傳感器。

　　二 測(cè)量

　　1 被測(cè)量　受到測(cè)量的量。

　　2 影響量　不是被測(cè)對(duì)象但卻影響被測(cè)量值或計(jì)量器具示值的量。　如：測(cè)量交流電壓時(shí)的頻率?！?/p>

　　三 計(jì)量器具特性

　　1 準(zhǔn)確度　計(jì)量器具給出接近于被測(cè)量真值的示值的能力。

　　2 準(zhǔn)確度等級(jí)　(符合一定的計(jì)量要求，使其誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的)計(jì)量器具的等級(jí)或級(jí)別。

　　3 量程　測(cè)量范圍的上下限之差的模?！上限值-下限值|

　　4 標(biāo)準(zhǔn)工作條件(參比工作條件)　為進(jìn)行性能試驗(yàn)或?yàn)楸ＷC測(cè)量結(jié)果能有效地相互比對(duì) 而規(guī)定的計(jì)量器具的使用條件?！∪纾簠⒈葴囟确秶?5℃～35℃

　　5 額定工作條件　為了使計(jì)量器具規(guī)定的計(jì)量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的正常使用條件?！∪纾侯~定溫度范圍0℃～50℃

　　6 極限工作條件　為了使計(jì)量器具不致造成損壞或計(jì)量特性永久性降低而規(guī)定的極端條件?！∪纾簶O限溫度范圍-10℃～+70℃

　　7 標(biāo)稱值　標(biāo)注在器具上用以標(biāo)明其特性或指導(dǎo)使用的值?！∪纾簶?biāo)注在電阻上的電阻值，砝碼值，傳感器標(biāo)簽上的輸出值。

　　8 額定輸入值　為了使計(jì)量器具規(guī)定的計(jì)量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的計(jì)量器具的輸入值或輸入范圍。

　　四 測(cè)量誤差

　　1 絕對(duì)誤差　測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值(預(yù)期值、理想值)之差。

　　2 相對(duì)誤差　測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比。

　　3 誤差的絕對(duì)值　不考慮正負(fù)號(hào)的誤差值。

　　五 計(jì)量器具的誤差

　　1 基本誤差(固有誤差)　計(jì)量器具在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。　如：線性誤差、紋波、響應(yīng)時(shí)間、回程誤差等。

　　2 附加誤差(影響量誤差)　計(jì)量器具在非標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差?！∪纾簻囟扔绊憽穸扔绊?、輔助電源影響、被測(cè)量頻率影響、被測(cè)量電壓影響、　被測(cè)量功率因數(shù)影響等原因產(chǎn)生的誤差。　

　　3 引用誤差　計(jì)量器具的絕對(duì)誤差與其量程之比。

　　4 線性誤差　標(biāo)準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差。

　　5 回程誤差　在相同條件下，被測(cè)量值不變，計(jì)量器具行程方向不同其示值之差的絕對(duì)值。

　　6 量化誤差　被測(cè)量的實(shí)際階梯特性與理想特性的偏差。

　　六 值

　　1 有效值：瞬時(shí)值的平方在一周期內(nèi)的平均值的平方根?；蛟?ldquo;均方根值”?！?span id="pu1fqwh" class='hrefStyle'>Vrms = = Vp = 0.707 Vp　 2 平均值：瞬時(shí)值在半個(gè)周期內(nèi)的平均值?！avg = = Vp = 0.636 Vp