在当今的工业自动化与进程操控运用中，有很多的传感器，对许多进程参数进行丈量，例如：压力、温度、有毒气体和pH值等。这些传感器让工业处理变得更安全、更高效和更低本钱。可是，每种传感器类型都有自己独有的特性，然后带来许多杂乱的规划应战。经过衔接这些传感器来取得实在、准确的丈量成果，是最为重要的一项作业。本文中，咱们将为你介绍这些传感器类型，阐明它们带来的应战，并介绍开发准确丈量体系所需求的一些解决方案。
工业进程中最为遍及的丈量参数之一就是温度。咱们能够经过包含热电偶、电阻温度检测器（RTD）和电热调节器等在内的许多传感器对温度进行丈量。为了对最大温度规模进行丈量，体系规划人员一般运用热电偶。
例如，一个C型热电偶具有0到2320°C的丈量温度规模。热电偶作业原理是依据Seebeeck效应的：假如将两个不同金属放置在一起，则发生一个与结温成份额关系的电压。热电偶为双极性器材，其依据检测状况（相对于基准值“热”结温或许“冷”结温）发生一个正或许负电压。首要，需求一个热电偶偏置，因而它在一个单电源体系中不会违背接地。其次，对冷结温进行丈量，以取得被测温度值。咱们能够运用如LM94022等IC温度传感器丈量冷结温。比较其它温度传感器，热电偶的一个缺陷是准确度有限，一般低于±1°C。
假如在某个低温度规模（例如：660°C以下），体系要求更高的准确度，则规划人员可运用RTD来完结这种丈量，其准确度可达±1°C以下。RTD为一些电阻式组件，其电阻取决于它们所在环境的温度。它运用二、三及四线装备。线数添加，准确度也添加。RTD要求电流源办法的鼓励。电流源值一般为100 µA到1 mA，以处理PT100 （0°C，100 Ohm）和PT1000 RTDs （0°C，1000 Ohm）。
为了完结高达±0.1°C的准确度，乃至能够运用更小温度规模（100°C以下）的电热调节器。与RTD相同，电热调节器的电阻也随温度而改变。电热调节器一般衔接在一个电阻分压器装备中，其间，分压器的另一个电阻器值与电热调节器的额定值（25°C室温下的值）相同。该电热调节器的一端衔接至电源电压，而另一端则衔接至另一个电阻器，其反过来接地（请参见图1）。为了取得温度，需对分压器中心点的电压进行丈量。你可得到25°C下为+V/2。当与该值有所误差时，你能够核算电热调节器的电阻，并运用检查表确认被测环境温度。
图1 电热调节器电路
总归，温度传感器需求偏置（电压或许电流）。运用热电偶时，需求冷结温补偿。TI 具有一整套解决方案，能够满意这些要求。LMP90100是一种24位传感器AFE体系，具有四个差动输入或许七个单端输入，两个匹配可编程电流源，以及接连本底校准（请参见图2）。LMP90100是一款集成可装备芯片，是战胜各种温度传感器相关规划应战的抱负挑选。
图2 LMP90100 24位可装备传感器AFE体系
运用惠斯通桥接电路的应变仪和测力传感器是丈量压力、力和重力的遍及完结办法。对这种仪器施加的任何应变或许应力，都会引起传感器输出的电阻改变并导致电压差改变（请参见图3）。这些传感器所发生的电压很低，一般为mV等级。为了完结最高准确度丈量，需把这种小电压规模扩大到数据转化器的全动态规模。为了完结与多个传感器衔接并带来最佳灵活性，需运用一个可编程增益扩大器（PGA）级。该级应为低噪、低误差和低误差漂移，以确保最佳体系功能。
这些传感器还要求偏压办法的鼓励。一种常见的压力传感器毛病类型是电桥开路或许短路带来的丈量过错。跟着时刻的消逝，传感器损坏或许老化所引起的出界信号愈加难以检测。捕获所有这些毛病品种的一种办法是集成一个确诊电路。这种电路向惠斯通桥接的电阻梯形电路注入一个小电流（有时被称作“烧断”电流），然后丈量所发生的电压。例如，电桥输出为相同电位（V+/2），则原因是应变仪没有压力吗？或许由于体系毛病导致输出短路吗？经过向差动输出之一注入电流，然后丈量输出之间的差动电压，能够得到答案。在正常作业下，差动电压为电桥电阻器的压降。可是，假如存在实践短路，则压降就会很少或许没有。
图3 惠斯通桥接电路
简言而之，惠斯通桥接传感器要求有激起电压、低噪/偏移PGA和确诊电路。LMP90100也可与这些传感器进行非常好的匹配。它的接连本底传感器确诊电路可检测开路、短路和出界信号。在通道完结转化今后，经过向其注入“烧断”电流，防止烧断电流注入，影响该通道的转化成果发生。确诊电路供给接连非损害毛病检测，协助剖析根本原因，并最小化体系停机时刻。
电气化学组件一般用于丈量各种有毒和无毒气体，例如：一氧化碳、氧气和氢气。它们依据化学氧化与化学复原的首要办法，并发生与被测气体成份额的电流。大多数组件均由三个电极组成：作业极（WE）、计数器极（CE）和基准极（RE）。WE氧化或许复原方针气体，然后发生一个与气体浓度成份额关系的电流。CE平衡所发生的电流，而RE则坚持作业电极电位以确保正确的作业区。电气化学组件往往衔接恒电位器电路。这种恒电位器电路向CE供给电流（并在要求时偏置）。它让WE坚持与RE相同的电位，并运用一个跨阻抗扩大器（TIA）把WE的输出电流转化为电压。
