我为什么需要配置一台称重传感器放大器或信号调节器？

称重传感器是将力的动能转换为可量化的电信号。信号的强度与施加在称重传感器上的力（压缩、张力、压力等）成正比。通常这个信号非常小。因此，它必须通过信号调节器或称重传感器放大器，来提高信号质量，然后再使用显示器或控制系统。

信号调节是将称重传感器电气输出转化为有用数据的过程。根据应用的校正要求，信号调理可以是放大、衰减、隔离、线性化或其他类型的滤波。

模拟和数字信号

大多数称重和力测量传感器都是产生模拟信号输出。因此，信号处理传统上是模拟的。然而，随着可用性计算、无线互联网和比以往更快的处理，信号处理系统越来越数字化。模拟处理速度仍然更快，但数字处理通常可提供更准确的结果。数字信号调理还便于故障排除、调整和调优。由于每种处理方法都有其优点，因此系统通常同时包含两者。在这种情况下，模拟到数字和数字到模拟转换成为信号处理的一部分。

模拟到数字转换

当数字信号操作或处理更简单时，模拟数字转换器（ADC）会出现在应用中。我们熟悉音乐录制或摄影等应用，将光线或声音转换为数字信号;数字格式在塑造这些行业的结果方面提供了极大的灵活性。同样，ADC 在将负载单元的测量值转换为数字格式时也很有用。对于仪器仪表，转换器会采样信号在离散点的振幅，以将其转换为表示模拟测量幅度的数字信号。

信号采样限制允许的带宽或数字信号可以准确表示的频率范围。这是"奈奎斯特限制"，等于采样频率的一半。也就是说，如果 ADC 以 120 个采样/秒的速率采样，则 ADC 输出能够准确表示的最高输入频率为 60 Hz。由于数字输出不再是恒定信号，操作员必须特别注意模拟信号的转换速度和用于表示振幅的数字比特数。这将确定数字信号的分辨率和准确性。

位是表示某些信息单位的二进制数字或逻辑值。这通常是在双状态设备上实现的。模拟到数字转换器通常至少使用 8 位，但可以使用多达 12 位。数字带宽由这些可用数字的分辨率定义。

28= 256因此 8 位样本的分辨率是 256 的 1 部分

212• 4096因此 12 位样本的分辨率是 4096 的 1 部分

信号调节

当信号调理是测量系统的一部分时，其输出将具有以下三种特性：

（1） 理想情况下，它将没有噪声/不需要的频率（通过滤波）;

（2） 格式适当;

（3） 信号将足够大，足以检测。

放大

大多数时候，负载单元的原始输出信号太弱，无法读取而不放大，其值为 100mV 或更少。这使得信号相当容易受到环境电气噪声（如电磁干扰）的影响。此外，许多用户界面需要更大的信号来给出正确的读出。因此，信号通过放大进行提升。负载单元的初始信号如何与仪表调节器或放大器变化？称重传感器输出从0~36 mV放大到0-10V或4-20mA。放大器通常使用直流功率 （24V），可以驱动直接连接的 ± 300° 负载单元。许多处理一个或两个传感器，但可以连接到接线盒，以合并多个负载单元。

模拟放大器

通常，模拟放大是通过运算放大器（也称为运算放大器）发生的。运算放大器是具有两个输入端子的电子设备：反转和非反转端。

运算放大器关系方程

仪表放大器（如称重传感器中使用的放大器）需要放大极低电平信号。它们通常包含多达三个运算放大器的组合，以生成必要的、增加的输出振幅。

某些应用（如加速度计）要求放大器具有高频响应，以防止失真。

数字放大器

数字放大器，如名称所暗示的，会增加数字信号的量级，而不是模拟信号的大小。因此，在发生任何数字放大之前，传感器的模拟输出必须通过ADC转换为数字输出。数字放大器只需将采样值乘以固定常数即可放大信号。

衰减

衰减类似于放大，但衰减不是增加信号振幅，而是降低信号振幅。当电压超出模拟到数字转换器的范围时，这是必要的。当测量大于 10V 的信号时，这些设备通常变得必要。

对于信号放大和衰减，数字信号乘以固定常数;这在数学上改变了输出的振幅。

分离

设备电压范围以外的信号可能会损坏设备，对操作员造成危险。隔离通常用于保护测量系统免受电压尖峰的影响。它还用于断开接地环路、块浪涌和抑制高电压。

存在各种隔离电压的方法，包括为信号创建物理屏障和使用隔离放大器。特定应用程序以及需要隔离的驱动原因决定了使用的方法。

信号线性化

信号线性化将传感器或传感器的非线性输出转换为所需输出的线性函数。当信号输出与所需的测量输出没有线性关系时，仪器必须这样做;例如，传感器的输出可能与输入力或负载相比可能不太线性。信号线性化是通过信号调节器（如运算放大器）或通过数字软件实现的。测量温度的设备（如热电偶）通常需要线性化。

桥接完成

使用四分之一或半桥传感器时，桥完成形成四电阻惠斯通桥。Tacuna Systems 精密应变计放大器/护发素可提供高精度电阻器的完成。该器件可以检测连接到它的活动传感器上的小电压变化。

信号滤波

信号滤波是一种调理形式，用于从原始源信号中删除特定类型的信号（如特定频率）。

例如，如果操作员只想测量称重传感器输出的高频部分，他们可能会过滤扭曲结果的错误低频信号。

信号滤波可以数字和通过模拟电路进行。最常见的滤波器是高通、低通、带通和槽口滤波器。

从本质上讲，滤波允许或拒绝高、中或低频信号从原始源信号的通过。通过的频率范围是"直通带"，而被拒绝的范围是"停止带"。

无源滤波器是仅由无源元件（如电阻器、电容器、电感器和变压器）组成的信号滤波器。这种类型的滤波器很有用，因为它不需要外部电源。此外，它通常比活动筛选器更稳定。

有源滤波器由放大器等有源元件组成，因此需要电源。

总结

来自称重传感器的原始信号通常较弱，并受环境条件的影响，这些环境条件可能会引入信号噪声。对于接口来说，这种噪声信号很难准确转换为负载测量。信号调节（包括放大器）可校正此输出，以提高力测量系统的整体精度。测量系统的输出理想情况下为：

（1） 无噪声；

（2） 以适当的格式（模拟或数字）进行过滤；

（3） 过滤不需要的信号；

（4） 足够强大，可由接收显示、存储设备或控制系统使用。