信号调理器的作用

　　信号调节器包含许多电子和电气组件来执行特定功能，具体取决于数据采集系统(DAQ)和过程要求。最常见的程序分为放大、过滤、隔离、线性化和激发。

　　放大

　　来自物理传感器的信号（例如温度）通常具有很小的幅度。它们的小幅度使得很难将它们直接输入到DAQ系统中。此外，它使输入信号容易成为各种来源噪声的目标，从而改变信号中有价值的数据。

　　信号调节器可以放大DAQ可以轻松检测到的输入信号值。放大到更高的值还有助于在不干扰来自传感器的原始数据的情况下分离和消除噪声。放大电平的大小取决于信号调节器的增益值。

　　有各种放大器用于信号调理以达到放大的目的。一种称为运算放大器（op-amp）。运算放大器需要外部元件（例如电阻器和电容器）来执行其功能。这些外部组件定义了放大器的特性。运算放大器功能的一个基本特征是其增益。放大器的增益决定了放大水平，放大器使用放大水平来增加输入信号。

　　在热电偶和应变计应用中，放大可能是有益的。它们的输出信号电平小到可以被检测到，通常在毫伏(mV)范围内。mV范围使DAQ难以应用具有其设计参数的信号。

　　过滤

　　滤波器是一种阻断选定频率范围内的信号并读取特定频率范围内的信号的电路。阻塞这些信号的原因有很多，其中一个关键原因是滤除噪声。

　　噪声信号被识别为选择性频率信号或特定带宽。大多数噪声信号具有比原始信号更高的频率。该滤波器允许低频信号通过DAQ，同时拒绝较高值的频率。这种滤波器称为低通滤波器。

　　“过滤器”包括有源或无源组件。无源滤波器包括电阻器、电容器和电感器。除了无源元件外，有源滤波器还由运算放大器晶体管组成。此外，一些信号调节器具有允许和阻止特定频率范围的可选范围。

　　低通滤波器还用作抗混叠滤波器，以防止欠采样信号。当采样率不大于或等于最高频率的两倍时，在对模拟信号进行采样时会出现欠采样，称为奈奎斯特定理。如果不遵循奈奎斯特定理，则会导致输出中出现虚假的低频分量。滤波器用于去除这些虚假的低频信号。

　　隔离

　　物理参数变化很大，随时可能发生变化。因此，它们的值可能会突然增加到超出DAQ系统的设计值。这种突然增加被称为尖峰。

　　尖峰对输入电路无益，可能会损坏电子元件。这会对DAQ造成永久性损坏，维护人员将别无选择更换它。

　　为了解决尖峰问题，信号调节器还可以充当隔离器。它将输入信号与电路隔离。输入信号首先馈送到隔离器，隔离器将信号安全地传输到下一级。隔离器信号调节器的例子是光隔离器和脉冲变压器。隔离器还有助于消除通常由不当接地引起的常见电压错误。

　　线性化

　　一些传感器的输出与输入的物理参数没有直接关系。只有在极少数情况下（例如温度）才会遵循此规则。相反，它们之间存在指数关系。在热电偶中，输出和输入信号之间的关系随着温度的升高而变化，并且在较高值时变得更加指数化。

　　信号调节器用于线性化输入与其对应输出之间的关系。输出可以是4-20mA或0-10 V标准格式。线性化允许工作从物理参数缩放输入，从而从数据采集系统生成有意义的信息。

　　激励源

　　一些传感器需要外部电压或电流激励源。这些传感器称为有源传感器。没有刺激，它们就不能产生输出，也不能进行测量。示例包括电阻温度检测器(RTD)和应变计。同样，激励源可以是电压或电流。

　　信号调节器还为连接的传感器提供激励源。根据所需的传感器和测量，信号调节器可以提供电压或电流源。

　　信号调节器是数字采集系统的重要组成部分，可以执行多种功能。但是，它的选择取决于DAQ应用和所需的测量。选择不当会导致读数不稳定，整个数据采集系统在应用中可能会失败。