基于PC的數據采集和記錄器產品可用于監測、記錄和分析各種信號類型。然而，很少有比基于應變計的傳感器更常見的了，它可以測量各種機械性能，如壓力、載荷、力等。本應用筆記探討了為確保基于應變計的傳感器測量成功而應了解的一些關鍵事項。

換能器優先

我們無法計算客戶打電話詳細說明他想要進行的測量的次數，但沒有傳感器信息，這對于正確選擇數據記錄儀或數據采集系統至關重要。下面是一個示例：

客戶：“是的，您好。我需要測量施加在鐵路車輛聯軸器的負載。負載將使用容量為 50，000 磅的 S 型梁稱重傳感器進行測量，我需要每秒采樣大約五個樣品。測量將在幾天內無人值守，因此數據記錄儀需要獨立運行。

數據問：“好的。您是否為此應用選擇了負載傳感器？

顧客：“沒有。

那么近，卻又那么遠。問題在于稱重傳感器的電氣性能至少與其機械特性一樣重要。在本例中，客戶完全了解傳感器的機械要求，但在實際選擇傳感器并了解其電氣特性之前，無法可靠地推薦數據記錄儀。這就像試圖在不知道其品牌、型號和年份的情況下為您的汽車找到零件。

您應該首先根據機械要求（測量范圍和外形尺寸）選擇傳感器。之后，記下傳感器制造商提供的輸出選項，并將其發送給您的數據采集或記錄器供應商。我們考慮的是伏特、毫伏或滿量程電流，傳感器的機械性能幾乎沒有軸承。今天適用于 50，000 磅稱重傳感器的相同放大器，明天將適用于 50 克滿量程稱重傳感器。

在查看電換能器特性時，您會注意到的第一件事是只有少數幾個易于理解的選擇，它們分為兩大類：放大和非放大（見表1）。

放大換能器

構成傳感器心臟的應變計是一種僅輸出毫伏的設備，即使在傳感器的滿量程容量下也是如此。該信號在如此低的水平下不是很有用，需要放大。一些換能器制造商為您提供將放大器直接捆綁到換能器中的選項。它們接受寬功率范圍（通常為 15 至 28 VDC），并輸出放大電壓或電流信號。電壓輸出信號可以在 0 到 10 伏滿量程的范圍內。電流輸出范圍通常為 4 至 20mA。任一輸出均表示實際測量范圍的線性化高級等效值（見表1）。

非放大傳感器

另一種選擇是具有非放大輸出的傳感器。此類別的產品依靠通用度量來表示傳感器靈敏度，稱為表壓系數（GF），這是一個以mV/V表示的無單位數字。GF 等于 2 的傳感器在其滿量程測量范圍內每伏激勵將輸出 2 毫伏（見表 1）。換能器行業幾乎普遍確定了其非放大換能器的兩個靈敏度數據：表壓系數為2或3。

有些人將非放大傳感器測量描述為比率法，但這只是一種奇特的說法，即傳感器的輸出與您施加的激勵電壓的大小成正比。我提到這一點是為了讓人們明白用穩定的電壓激勵未放大的傳感器是多么重要，因為這里的波動會直接傳遞到您的測量中。從這個意義上說，未放大的傳感器精度不會優于其激勵電壓的穩定性。

表 1- 具有各種電氣特性的 50，000 磅稱重傳感器的預期輸出摘要。

而獲勝者是...

您可能想知道為什么有人會選擇未放大的換能器。使用放大信號似乎要好得多，而且電源要求也沒那么嚴格。這都是合理的邏輯，但也有其他考慮。放大換能器的成本通常比非放大型至少高出三分之一，這一成本差異超過了外部放大器的成本。當您進一步考慮傳感器處于危險之中時，盡可能少地花費不必要的組件來推動數據采集系統，這些組件不會有助于將機械能轉換為電能。畢竟，如果您不小心將 50，000 磅重的放大稱重傳感器撞到圓房門上，那么您的傳感器和放大器都丟失了。最后，不要讓放大器和未放大換能器的穩定激勵要求成為障礙。包括DATAQ儀器在內的許多制造商都提供緊湊的解決方案，在一個封裝中提供極其穩定的激勵電源和放大器。由于所有這些原因，未擴增的換能器至少與其擴增的表親一樣受歡迎。