在每个行业中，从事自动化、仪器仪表和控制设备和系统的技术人员和工程师每天都要处理测量问题。了解传感器转换物理环境或过程的特征只是工作的一部分;这些信号在传输到需要输入的设备或系统的途中会发生很多变化。信号调理就是他们如何从这些传感器中获得可测量的信号。
什么是信号调理?
技术人员和工程师都知道，大多数行业并不一定对信号友好。接地回路和噪声会威胁信号的完整性。有些传感器信号很弱，有些需要转换，有些没有外部电源就不能产生信号。处理测量问题的技术人员和工程师经常使用信号调理来获得、维持和提高这些测量的质量。
信号调理是在模拟信号变成数字信号之前对其进行预处理。这种对信号的处理使技术人员和工程师可以使用数字工具精确地测量信号。
信号调理通过隔离或过滤来保护所需的信号免受不需要的成分或影响。信号调理设备使用隔离来最大限度地减少由接地回路或噪声引起的干扰的影响，这些干扰会影响测量精度。滤波器的设计目的是通过拒绝特定频率范围内的信号，同时允许其他信号通过，从而最大限度地减少噪声。例如，低通滤波器内置在许多Fluke雷竞技app数字万用表而且卡米有效阻断测量信号中的高频噪声分量，如VDFs。
信号精度vs信号精度
精确和精密经常被混淆，但它们不是一回事。准确的结果显示输出与期望值的接近程度。而精确的结果表明测量结果之间有多接近。如果您正在查看一个靶心，高度准确的结果将看起来像一堆靠近靶心中心的命中值，因为中心是您想要命中的值。高度精确的结果可以出现在靶心上的任何地方，只要命中点彼此接近。
花时间了解信号调节，并在需要时采取必要的步骤进行转换，可以帮助确保更准确和精确的测量结果。
信号调理的类型
信号调理的作用是将测量结果从传感器转换到使用其信号的设备。许多测量设备及其相关系统在涉及到所需的信号类型时都很挑剔。因此，在测量设备使用传感器信号之前，必须对传感器信号进行转换。根据开始和结束信号的不同，可以使用几种不同类型的信号调理。
信号转换
信号转换将一个设备的输出信号转换为另一个设备的另一个信号。信号转换的类型包括放大、衰减、线性化、冷结补偿和激励。一些测量设备更倾向于电压，而另一些更倾向于电流，这取决于你使用的是什么。这些设备中的大多数要求信号具有比大多数传感器产生的高得多的电平。
热电偶
热电偶保持经典的信号转换示例，需要五种信号转换类型中的三种:放大、线性化和冷结补偿。
热电偶在许多应用中使用，但理解它们如何工作以及如何校准它们可能很棘手。雷竞技appFluke校准有一系列的应用注意事项，以了解更多关于热电偶:
放大
热电偶产生毫伏范围内的电压。然而，一些使用它们的温度测量设备需要更大的量，1-5 V DC(直流)，0-10 V DC，或4-20 mA才能正常工作。在这些情况下，热电偶信号必须被放大才能有用。
线性化
热电偶是出了名的非线性。然而，其他传感器，如电阻温度探测器(rtd)、应变计和加速度计也是非线性的。如果传感器产生的信号值的变化与它所测量的物理环境或过程的值变化成正比，则传感器被称为线性传感器。然而，当传感器产生的信号与其物理测量值不线性相关时，必须使用线性化来理解它们。
冷端补偿
热电偶与测量装置的端子之间的连接也形成一个结，称为冷结。如果保持原样，冷结将产生测量误差。然而，冷结补偿利用热敏器件，如热敏电阻或二极管，来模拟和应用适当的校正，以便可以准确和精确地测量连接。
激
有些传感器不产生电压或电流，因此需要外部电压或电流形式的激励。励磁是外加电输入产生磁场的过程。一些需要激励的传感器包括rtd、热敏电阻、应变计和加速度计。
信号调理系统
在测量系统中使用信号调理时，每个传感器都需要一个基于传感器类型产生的信号的单独信号调理器。信号调理模块和设备可用于大多数模拟信号类型，然而，为每种类型储存备件可能变得昂贵且难以管理。幸运的是，也有通用的信号调节器。通用信号调节器，或通用信号调节系统，接受广泛的输入和多个输出。这是一种更简单、最经济的解决方案。
通用信号调节器转换、隔离和传输来自多种类型的传感器、控制器和其他设备的信号。这些多功能信号调节器通常接受电流、电压、热电偶、rtd和电阻输入。典型的通用信号调节器输出包括电流、电压和可编程继电器。
自动化、仪器仪表和控制设备和系统的技术人员和工程师通过优化过程传感器的信号，应用信号调理来提高测量精度和控制系统性能。但是，这些控制系统也必须得到适当的维护和定期校准。幸运的是，Fluke工具可雷竞技app以帮助维护过程测量和控制系统的可靠性，准确性和安全性。
降低测量信号的噪声
过程指示器、数据采集和收集设备、plc(可编程逻辑控制器)、过程控制系统和任何其他测量设备都需要适当的信号——而且只有信号。换句话说，这些信号必须“干净”且无噪声。电机、变频驱动器(vfd)、焊接设备以及由于启动和停止设备而发生的瞬态会产生噪声，从而影响从传感器传输到预期测量设备的信号。
电气和仪器仪表接线的最佳实践——包括适当的接地和屏蔽——在最大限度地减少不必要的噪音方面大有帮助。使用一个便携式示波器您可以监视控制循环上的噪声，以了解您正在处理什么。虽然同样重要的是要注意设计和安装良好的系统有更少的噪音问题，但很多时候这还不足以得到一个干净的测量。了解何时、何地以及如何应用信号调理可以帮助保持这些信号良好并使测量更容易。
接地回路和噪声
接地回路和噪声可对测量信号造成干扰。一个地被假定为地势并参照地球。然而，当单个控制信号具有两个或多个不同电位的接地，并且在接地之间存在导电路径时，就存在接地回路。
这种差异地面电位可在回路中产生不可预测的额外电流。该电流不是所需信号的一部分，因此会使信号和测量失真。信号调理装置通过切断接地回路电流路径来维持信号的完整性。
工业设备产生的电气噪声会影响测量信号。正常模式噪声通常发生在中性线和“热”线之间的交流电路中。共模噪声通常发生在中性线和地线之间，但也可能发生在热线和地线之间。
虽然直流测量电路中也会出现正模噪声，但共模噪声更常见，并导致最大的测量误差。在任何一种情况下，隔离信号有助于防止噪声影响测量精度。