傳感器測量系統中電磁計量技術的應用分析

【摘要】 傳感器測量系統的誕生，帶給各領域工作更多便利，為了確保傳感器測量系統測量作用能夠充分發揮，就必須引入適當的電磁計量技術。本文在分別闡述傳感器測量系統和電磁計量技術的基礎上，從智能手機和DPI—I型遠程數顯壓力計等兩方面內容入手，探討了傳感器測量系統中電磁計量技術的具體應用，以供參考與借鑒。

【關鍵詞】 傳感器測量系統;電磁計量技術;應用

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.027

Application Analysis of Electromagnetic Measurement Technology in Sensor Measurement System

ZHAO Long

（Shaanxi Zhongjian Measurement and Testing Technology Co.，Ltd.，Xi'an 710068，China）

Abstract： The birth of sensor measurement system brings more convenience to all fields of work. In order to ensure that the measurement function of sensor measurement system can give full play，it is necessary to introduce appropriate electromagnetic measurement technology. On the basis of expounding sensor measurement system and electromagnetic measurement technology，this paper discusses the specific application of electromagnetic measurement technology in sensor measurement system from two aspects of smart phone and dpi-i remote digital pressure gauge，so as to provide reference.

Key words： sensor measurement system;electromagnetic measurement technology;application

工業電子與電氣控制系統中，傳感器發揮著至關重要的作用，通過對系統運行中參數的采集，并在計算機或單片機等主控單元的作用下，能夠順利完成系統預定任務。近年來，科技技術發展迅猛，傳感器技術已在各個企業自動化生產線、設備控制系統等領域中實現了廣泛應用。電子電氣系統日益復雜，對傳感器性能及功能的要求不斷提升，僅靠單個傳感器已無法將相關要求滿足，傳感器測量系統也就此誕生。傳感器主要負責將不易直接測量的物理量（溫度、壓力、速度等）轉化為易于測量的電磁參量，而通過電磁計量技術的應用即可順利測量電磁參量，獲取預定的數據結果。因此，有必要深入研究傳感器測量系統中電磁計量技術的應用。

1 傳感器測量系統概述

現階段，傳感器測量系統在檢測機械設備中發揮的作用至關重要，具體檢測過程中，通過傳感器的利用對被測物質信息展開收集，在轉換為對應電信號后傳遞至計算機系統內，通過分析、管理和儲存該信息，即可完成被測物質性能正常與否的判定[1]。所以，傳感器在自動化控制檢測中的地位顯赫。現代化社會背景下，科學技術發展矚目，呈現了微型化、系統化等特點，在實踐應用中大幅推進了社會生產工作效率的提升，加快了傳統產業改造速度，促進了社會經濟的快速增長。

有關傳感器的分類中，以不同要求為根據主要可從下述幾方面展開分類：一是立足于信號標志角度而言，主要由化學傳感器、亞敏傳感器和流體傳感器等組成;二是立足于工作角度而言，主要由智能傳感器、稱重傳感器和電阻式傳感器等組成。此類傳感器在具體應用中，類型的選擇應當圍繞實際檢測情況進行，在對被測物質電量檢測時，各個傳感器中會有脈沖信號、電流信號等信號形成，整個測量工作待此類信號傳輸之后便正式完成。工作人員根據顯示的數據能對被測物質有無問題出現展開準確判斷。而在目前所應用的各類傳感器中，電壓與電流傳感器相當普及，能大幅提升測量工作的開展效率及質量。

2 電磁計量技術概述

電磁計量指的是在適宜方法的應用下，結合電磁測量儀器、儀表及設備定量分析被測量對象，能為電磁量測量提供統一性保障，并獲取精確的計量學分值。電能作為一種重要的能源，已在科學技術研究中得到了廣泛應用，且磁場、磁性材料與電能間有著密不可分的關系。電磁量是是密切關聯電磁現象的物理相關量，主要由電學量和磁學量組成[2]。就電磁計量的研究內容而言，主要包含：相關檢定系統、檢定規程及技術規范的研究與制定，同時研究有關電磁量量值傳遞的標準量具與測量裝置，并探索電磁量測量的方法，圍繞電磁量有關的物理常數展開精密測定，確定電磁學單位制。上述研究內容，主要建立在定義保存、電磁學單位復現的計量標準與基準的基礎上。電磁學計量由電磁測量儀表儀器、波形、儀器與比率標準等組成，其中電磁基本量包含磁矩、磁通等對應量，同時電磁計量也將電氣、靜電、安全等內容囊括在內。

3 傳感器測量系統中電磁計量技術的應用

3.1 應用概述

以往，傳感器測量系統中應用電磁計量技術時，多以熱電偶傳感器為主。由于熱電偶傳感器屬于電能量傳感器，其構成體現在連接兩根導線，在組合時通過接觸導線的兩端并焊在一起，隨后安置在被測物質內用于檢測物質的熱性能，此為熱端。而另一端則是通過導線連接儀表，此為冷端。實際測量過程中，兩端溫度如果有差異出現，會有一定的電動勢出現在其內部，由此能夠完成物質溫度變化情況的檢測，并顯示在儀表上。應用實踐中，熱電偶的檢測性能會隨著導線材料的變化而產生相應的變化，所以具體應用中應當結合查表對測量結果的準確性進行判斷。此類傳感技術經過長時間的研究已經相當成熟、完善，在溫控系統中得到了廣泛應用。在檢測該系統時，僅需斷開儀表任意一端，并將相應的信號值輸入該端，便可判定有無問題出現、熱電偶有無問題產生，整個檢測工作質量更高，且檢測過程相當便捷、迅速。

3.2 智能手機

結合智能手機對各類傳感器組成龐大測量系統的過程進行介紹，并分析如何通過電磁參數計量的開展達成復雜任務。

1）光線傳感器中，由于存在光敏三極管的緣故，一旦與外界光線接觸，會有相應的電流產生，并完成環境光亮度的感知;

2）經過LED時，會有紅外光從距離傳感器處發射出來，并在與前方物體遭遇后形成一定的反射，在被紅外探測器接收后，能夠迅速計算其強度，最終獲取距離[3];

3）壓電效應是重力傳感器工作開展的必要基礎，以處于正交方向的兩個壓電片產生的電壓數值為根據，可完成水平方向的確定;

4）制作磁場傳感器時由于應用了異性磁致電阻的緣故，如果有微小的變化產生在外界磁場內，此時也會改變其自身的電阻，在測量電阻兩端電壓之后，便能完成方向的確定[4];

5）以往指紋傳感器是應用依據為電容原理，結合電容式識別方式，電容兩極分別確定為用戶手指和硅晶片列陣，此時會有微電流出現在電容與人體微電場內，而由于存在指紋波峰波谷，當電容差出現在硅晶片上后，便會形成指紋圖像;

6）霍爾感應器因存在磁電效應的緣故，當有電流經過磁場導體間，會有與電子運動方向垂直的力出現，進而引起電勢差;

7）通過變阻式氣壓傳感器，在具體制造中歸集薄膜和變阻器，一旦大氣氣壓產生變化，電阻也會有相應的變化產生，此時通過對電阻上電流或電壓的測量，能夠順利計算并獲取氣壓值。

圍繞智能手機設計的傳感器測量系統中，待測物理量在傳感器的作用下會被轉化成電流、電阻、電壓、電容光強等可進行直接測量的電磁參量。檢測與驗收手機時，也可采取電磁參量的形式展開計量，電磁計量技術在傳感器系統中也凸顯了不可忽視的地位。

3.3 DPI-I型遠程數顯壓力計

壓力傳感器的測量建立在電磁計量技術的基礎上，能轉變原本的重力為電信號，此時結合機械儀表或是數字儀表的運用便能顯示壓力值。反之，在控制單元電信號的運用下能夠順利控制電氣執行機構，進而調整壓力本身施加強度[5]。DPI-I型遠程數顯壓力計屬于一項壓力計量儀表，能夠支持傳輸遠程信號，由于內部有JCYX高精度壓力傳感器的緣故，能夠對線性補償及溫度展開精密控制，同時憑借模塊化信號處理順利完成測量介質壓力的工作，并向用戶呈現數字化數據結果，同時在流入了有標準的電流信號（0～10 mA或4～20 mA）后，可對電氣執行單元直接進行控制。通過連接電流表和IDPI-I遠程數字顯示壓力機，能對其準確度進行判斷。在正常應用儀表的基礎上，如果被測介質沒有施加壓力，此時顯示窗口會出現4 mA、±000.0 kPa的電流表讀數。若有偏差存在于讀數中，此時可在“ZO”電位器的運用下，完成零點的校正處理，并此昂介質壓力。數值達到額定值標準后，此時會有20 mA的讀數呈現在電流表顯示窗。若有偏差存在于讀數方面，可結合“FS”電位器校正處理零點。在調節

然而，該過程中盡管“ZO”與“FS”本身包含調零的功能，但需要注意的是其能力有一定的限制存在。校準零位和滿量程位，中間點壓力值需與線性關系相符合，并滿足測量要求。校準前，如果電流表讀數與標準值間的差異較為突出，基本上可判定儀表有故障產生，此時僅憑簡單操作無法確定其精度。

SCS-100型大型電子秤包含運算放大電路、A/D轉換電路、A/D轉換電路、A/D轉換電路及操作面板等功能。電子秤上配備了專用的承重顯示屏，其中D9和XK3190型用于儀器能否滿足要求的檢查中，顯示端必須顯示毫伏表串聯情況，倘若出現超過1 μV的分辨率，電子秤重量讀數與毫伏讀數間會呈現出線性關系，此時的數值就是最終結果，可用于評定電子秤[6]。由此不難發現，利用電磁測量對電子設備電參量展開測量時，需要對測量數據妥善處理，該方式可用于判定待測設備是否與國家標準要求相符合。

4 結語

綜上所述，快速發展的社會經濟背景下，科學技術也取得了矚目的成果，傳感器測量系統日益完善。為確保日常生活及工作生產能夠順利推進，傳感器測量系統的優化電磁計量技術的的應用至關重要，在關注其性能提升的基礎上，也應當對機械設備運行狀況展開密切監督，確保機械設備能夠始終維持穩定的運行狀態，充分發揮其應有的價值作用。本文簡要介紹了傳感器測量系統及電磁計量技術，并以智能手機和DPI-I型遠程數顯壓力計為例探討了電磁計量技術在該系統中的應用，為相關測量工作的高效、便捷化開展提供了必要的參考。

【參考文獻】

[1]??? 文傳軍.電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用分析[J].輕工標準與質量，2020（3）：84-85.

[2]??? 張媛媛，孔凡禮，趙偉，鄧彬.論傳感器測量系統中電磁計量技術的應用[J].儀器儀表標準化與計量，2018（3）：37-38+48.

[3]??? 金磊，朱嘉寧，李宸.電磁計量技術在傳感器測量系統中的應用[J].百科論壇電子雜志，2019（13）：211-212.

[4]??? 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.

[5]??? 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.

[6]??? 張繼楷，楊蕓，康宜華，等.TMR傳感器及其在電磁檢測中的應用[J].無損檢測，2016（12）：36-39+67.

【作者簡介】

趙龍（1964-），男，工程師，學士，研究方向為電磁學計量、無線電計量。