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传感器知识

传感器在工业自动化控制、国防和消费电子领域成为一个不可或缺的重要组成部分,它就如眼睛一样,把感测到各种信号转化成能识别的电信号传输给控制系统。要想获得更高效的电信号,对传感器噪声抑制是就显得非常重要。
    只要有电路的地方,就存在噪声,传感器也不例外。它的输出阻抗大多都比较高,这就导致其输出信号衰减得很厉害,传感器的输出信号容易被噪声信号所淹没。所以,噪声的存在就影响着传感器的精度和分辨率。这就需要在传感器电路设计的时候就需要考虑噪声,只有有效地抑制和减少噪声的影响用户才能有效利用传感器。
    噪声的存在形式很多,不能一概而论,对于不同的噪声,处理方式也不一样。按传感器噪声的产生来源可以将噪声分为内部噪声和外部噪声。下面分别介绍一下:
内部噪声,主要来自传感器件和电路元件的噪声。表现形式有热噪声、放大器噪声、散粒噪声、1/f噪声和开关器件产生的噪声等。热噪声是电阻中自由电子做不规则的热运动时产生电位差的起伏,它由温度引发且与之呈正比。噪声源包括传感器自身内阻和电路电阻元件等。热噪声与频率大小无关,但与频带宽成正比,因此对应不同的频率有均匀功率分布的特点,所以选择窄频带的放大器和相敏检出器可有效降低热噪声。放大器的噪声可通过选择外围阻值小的电阻来降低。散粒噪声来源于晶体管,它是由到达电极的带电粒子的波动引起电流波动而形成的。可以通过选择窄频带的放大器降低散粒噪声电流。1/f噪声是传感器内部的主要噪声源,1/f噪声与力敏电阻的几何参数有关,一般对某确定的材料,扩大电阻面积可以使N增加、减小1/f噪声。对于开关器件产生的噪声其抑止方法通常采用设置相应的伪传感器电路的形式。
    外部噪声是由传感器电路外的人为或自然干扰等因素造成的,最明显的就是电磁辐射。这就需要对传感器电路采取静电屏蔽和磁场屏蔽来减少噪声源与传感电路间的静电和磁的耦合度以抑制外来噪声带来的影响。通常的做法有屏蔽、隔离和滤波等等,在布线的时候,将信号线和电源线区分开,选择屏蔽性能好的电缆。
    性能好的传感器噪声抑制都有些独到的方法,传感器厂家要尽量抑制内部产生噪声,指导用户按照合适的方式抑制外部噪声,这样才能保证传感器有更好的输出精度,发挥最优的性能。

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