應變式傳感器的電壓測量

應變式傳感器的電壓測量

【摘要】  本文介紹了對應變式傳感器的電壓測量中有關熱噪聲對測量精度的影響，

并著重指出∑．△A/D轉換器應用中應該注意的問題。

【關鍵詞】  應變式傳感器，噪聲，小電壓測量

    應變式傳感器輸出的電壓測量是決定電子秤準確度的重要因素，最早使用模擬式測

量儀表時，其精度很難超過0.5%。使用模數轉換技術、比例電壓測量技術以及六線接

線法后，使得測量精度大為提高。現今準確度級達OIML R76Ⅲ級，分度為10，000分

度值已不再困難。通常應變式傳感器的滿量程輸出電壓一般為lOmV或20mV的直流電

壓。這個量級電壓測量屬于“小電壓( low level)”測量范圍。本文針對應變傳感器的電

壓測量談一談“小電壓”測量的一些基本問題。

    1．Johnson  噪聲

    Johnson噪聲是由于電阻器中帶電粒子的熱運動產生的無規噪聲，也稱為熱噪聲。

由帶電粒子熱運動產生的能量為：

    P=4KT△f

式中K-波爾茲曼(Boltzman)常數（1.38×l0-23J/ oK）

    T-絕對溫度(oK)

    △f-被測噪聲的帶寬(HZ)

電阻的Johnson噪聲電壓的有效值為：E=    RAf

    金屬導體的熱噪聲接近此理論值，其他物質的熱噪聲稍高于此噪聲值。

    Johnson噪聲決定了以電阻為信號源電壓測量極限，應變式傳感器就是以電阻為輸

出阻抗的信號源。圖1表示不同源電阻、不同帶寬的熱噪聲值。圖2表示出我們常用電

壓測量儀表由于Johnson噪聲存在的測量極限。由圖可以看出，對于應變式傳感器輸出

電壓的測量，在一般情況下，即使考慮到動態測量的帶寬，由電阻源所產生的Johnson

噪聲也可以忽略不計。