電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用

于娟

摘要：在社會經濟發展進程中，科學技術的不斷發展，為傳感器技術的廣泛應用提供了機遇。而電磁計量技術是傳感器測量系統主要應用技術，其對傳感器測量系統測量效果具有直接的影響。因此，本文以電磁計量技術為研究對象，介紹了傳感器測量系統組成，分析了電磁計量理論基準。并對電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用進行了詳細探究。

關鍵詞：電磁計量技術;傳感器;測量系統

前言

傳感器測量系統主要是一種可感知的信息測量模式。其可依據固定規律，將溫度、位移等被測量信息轉化為可測量的電信號或電磁參量。隨后利用電磁計量技術對相關數據進行測量分析。通過傳感器測量系統的應用，可以滿足多個復雜的電子電氣系統測量需求。因此，為保證傳感器測量系統實際效果的充分發揮，對電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用進行適當分析非常必要。

一、傳感器測量系統組成

傳感器是一種常規測量技術，依據計量方式及對象的變化，其主要可分為氣敏傳感器、磁敏傳感器、濕敏傳感器、光敏傳感器等幾種類型。在現代社會發展進程中，傳感器測量物理參量復雜程度不斷提升^[1]。為滿足工業測量需求，技術人員將多個傳感器與多臺顯示儀進行邏輯組合，稱之為傳感器測量系統。完整的傳感器測量系統主要包括測量儀表、變換裝置、傳感器、信號處理電路等幾個模塊。

二、電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用

1.電磁計量技術在傳感器測量系統中應用理論

電磁計量技術與傳感器測量息息相關。在19世紀中葉，麥克斯韋首次從電磁計量的角度進行了電現象分析。并對電磁學單位、實物基準電磁學單位進行了定義劃分。隨后庫倫利用扭稱，對靜電力距離平方反比關系進行了實驗探究。并依據電荷間、磁極間相互作用力，得出了電磁學基本定律。即庫倫定律。而歐姆利用傅里葉熱傳導理論，提出了歐姆定律。依據上述公式，可對靜電場電荷、靜磁場電荷進行計算。

2.電磁計量技術在傳感器測量系統中應用基準

可測、可采用數學形式表示物理含義是物理量計算的主要方式。一般來說，物理量計算過程中，主要計算方式為純數字與單位的組合。而根據CGSM的相關要求，在磁極量計算過程中，可依據庫倫定律（f=ma=φ1φ1/r2），對電磁量分數量綱指數進行計算。

在實際計算過程中，針對電磁量分數量綱數計算階段出現的單位大小不恰當問題，可采用SI單位制，將整體電磁學單位引入新物理領域。即依據一貫性單位原理，進行獨立于力學量之外的物理量的設置^[2]。如在距離測量過程中，若兩根距離為L的無限長平衡再流導線，測得其單位長度作用力為F，則兩導線間產生的力為：L*I/2πr*u。

上述式子中，I為單位導線電流，r為單位導線直徑，u為常數。

3.新型電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用

除光線、氣壓、距離、磁場等基礎電磁計量技術之外，電磁緩沖稱重式計量技術、電磁高壓損耗計量技術也是傳感器測量系統應用較普遍的測量方式。一方面，電磁緩沖稱重式計量技術是傳感器測量系統中主要重量測量技術。

在實際應用過程中，電磁緩沖稱重式計量技術主要利用產量算法，依據傳感設備獲得流量，逐步進行累計流量、產量計算。如在S7200電氣系統中，利用稱重傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、液位計等過程量，在微型計算機中輸入測量參數，控制單相電機啟動或停止，可驅動閥芯旋轉運動。最終依據光電編碼器數據，可獲得多通閥單路位置數據。進而得出單一產量數值。

另一方面，電磁高壓損耗計量技術是近幾年發展過程中出現的新型電磁計量技術。

電磁高壓損耗測量技術主要以電力傳感元件為依據。結合電磁參量特征，進行損耗數據測量。電磁高壓損耗測量技術具有精確度高、安全、便捷等特征。

三、電磁計量技術在傳感器測量系統中應用實例

本文以智能手機為例，對不同類型傳感器中電磁參數計量技術的應用進行了簡單的分析，具體如下：

1.電磁計量技術在光線傳感器中的應用

光線傳感器主要組成部件為光敏三極管。若外界光線照射到光敏三極管位置，則會產生微型電流。通過對微電流計量，可得出環境光照亮度。

2.電磁計量技術在距離傳感器中的應用

由于距離傳感器LED燈可以發射紅外光，利用前方物體反射作業，紅外探測器可接收紅外光。通過對紅外光強度的測量，可得出對應光反射距離^[3]。

3.電磁計量技術在磁場傳感器中的應用

電磁計量技術在磁場傳感器中的應用主要是通過多個向異性磁電材料的應用，在外部磁場、電阻相位間設置驅動算法。此時通過對電阻兩端電壓差進行測量，可得出磁場運動方向。

4.電磁計量技術在霍爾感應器中的應用

在霍爾感應器運行過程中，主要利用霍爾磁電效應，在電流流經磁場某一導體時，會產生一個與導體電子成90°的力。進而可促使導體兩端產生一定幅度電勢差，進而獲得感應數值。在實際計量過程中，可依據量子化霍爾效應原理及約瑟夫效應原理，從理論層面分析，將霍爾感應器看作為絕緣層在1.0mm以下的弱耦合超導體。然后在微波輻射的基礎上，選擇霍爾元件電流-電壓特性曲線第m個階梯的電壓。假定該點電壓與與輻射頻率呈正比，且U（m）=mf/K。則K為m=1時頻率電壓量級。

5.電磁計量技術在氣壓傳感器中的應用

一般來說，氣壓傳感器主要設計模式為變阻式。其與變阻器間僅具有一薄膜。而大氣壓的變化，會促使薄膜運行環境壓力發生一定的變化。進而促使電阻端電流發生變化。通過對電阻端電流進行測量，可獲得氣壓數值。

6.電磁計量技術在指紋傳感器中的應用

在指紋傳感器中，需要利用電容式識別的方式，依據電容原理，以用戶手指作為電容一極。隨后以設備內硅晶片作為電容另一極。通過人體手指自帶微磁場、電容間相互作用，可產生微電流。同時由于指紋波峰、波谷的變化，可促使設備硅晶片產生電容差，最終可形成完整的指紋圖像。

總結

綜上所述，在傳感器測量系統中，利用電磁計量技術可將被測量物理量轉化為電流、電壓、光強、電阻等電磁參量。通過對電磁參量的測量計算，利用計算公式，可獲得對應的光照強度、力學方向或氣壓數值。

參考文獻

[1]楊芳. 電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用[J]. 硅谷，2014（3）：90-90.

[2]張海平. 電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用[J]. 中國設備工程，2017（13）：81-82.

[3]唐凌. 淺談電磁計量技術在傳感器測量系統中的實際應用[J]. 科技創新與應用，2016（36）：292-292.