在许多工业应用中，需要通过计算机有意义地记录或操作模拟测量(例如压力、温度、流量、负载、pH/电导率和位置)。固有的数字事件(例如电机跳闸或正排量流量计生成的脉冲)也必须可解释为晶体管到晶体管逻辑 (TTL) 电平的电压变化。为了使数据采集设备有效、准确地工作，这些不同传感器输出的信号需要信号调节。
信号调节是数据采集系统中执行的一个重要过程，涉及对传感器输出的模拟信号进行操作，为下一阶段的处理做好准备。信号调节将来自各种传感器和变换器的信号放大并转换为易于读取、兼容的形式，以供数据采集系统使用。
这种“调节”信号的过程是通过一种称为信号调节器的仪器来执行的，该设备可将一种类型的信号转换为与过程监视和控制设备兼容的信号。
一、为什么信号调理很重要?
在实际应用中，连接到测量系统的传感器和换能器经常暴露在可能发生故障的恶劣环境中。此外，大多数传感器的满量程输出都相对较弱。输出通常由小电压、电流或电阻变化组成。
如果向数据采集系统输入微弱信号，则输出很可能毫无意义。信号调节器提供传感器和数据采集系统之间的基本电路。该电路确保在进行任何进一步的信号处理之前对输出进行适当的调节。对于每个特定的传感器，信号调节器充当激发、缩放或缓冲现实世界信号的接口。
二、信号调节器如何工作?
信号调节器是对信号执行一组操作并使其适合进一步处理的电路。它由输入和输出组成——其中输入通常是测量环境和/或结构变量的传感器。
以下是常见的信号调节类型：
1、放大
放大是指信号的整体幅度增加，从而提高测量分辨率以及信号的灵敏度。精心布置的外部信号调节器可以在电压电平受到环境噪声影响之前对其进行放大。将 0-10mV 信号转换为 0-10V 信号就是放大的一个示例。热电偶和应变仪是通常需要放大的传感器。
2、隔离
超出数字化仪范围的输入信号可能会对敏感设备造成严重损坏。隔离断开输入和输出信号之间的电流路径。通过断开电流路径，可以防止输入线上不需要的信号传递到输出。该隔离器还可以滤除信号路径中任何不需要的噪声，并消除接地环路引起的任何静电干扰，这也可能损坏连接到传感器的任何设备。通常通过将输入转换为光或磁信号来将其传输到输出，然后在输出上进行重建。隔离还用于防止接地环路。如果传感器与测量传感器位于不同的接地平面上，例如安装在发动机上的热电偶，则也可能需要隔离。
3、线性化
线性化是将非线性输入信号转换为线性输出信号的操作，当传感器产生与物理测量非线性相关的信号时，线性化是必要的。热电偶是需要线性化的传感器的一个例子。
4、过滤
并非所有信号频谱都包含有效数据。事实上，某些频率(例如 50-60 赫兹交流电源线中的频率)可能会在信号中产生不需要的噪声。在这里，过滤用于消除那些不需要的频率，以获得干净且一致的信号。
5、励磁
有源传感器(例如热敏电阻、RTD 或压力传感器)的运行需要激励电压。激励信号的稳定性和准确性直接影响传感器的稳定性和准确性。
6、冷端补偿
冷端补偿 (CJC) 用于热电偶，是确保准确测量所必需的。CJC 针对室温波动调整热电偶信号并提高测量精度。 信号调节器是任何数据采集系统的一个重要方面，信号调节器有许多不同类型，要根据它们测量的物理值以及具体功能而有所不同。
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