信號調理的案例
什么是信號調理器？
Signal Conditioner
什么是信號調理器？
信號調理是一個數據采集的過程，信號調理器是用來執行這個過程的儀器。將電氣或機械信號（輸入信號）轉換為另一種（輸出信號）。其目的是將信號放大并轉換成易于識別并兼容數據采集或機器控制的形式。
信號調理器有助于提高測量的準確度，這對于高精度數據采集和機器控制是必不可少的。并可以執行更多的不同功能，本文將概述新的趨勢。
信號調理器的功能
信號轉換
信號調理器的主要功能是
接收信號
并將其
轉換成更高電平的電信號
。信號轉換通常用于需要多種傳感器進行測量的工業應用。由于使用的傳感器不同，因此需要轉換為所連接設備能使用的信號，也就是標準過程信號。
線性化
當傳感器產生的信號與物理量沒有線性關系時，某些信號調理器可以實現線性化。這是一個
軟件解釋信號的過程
，例如熱偶信號。由于每個傳感器都不可能是完全線性的，所以這種方法可以用來實現更高精度。在傳感器標定及校準過程中，需要對線性化參數進行評估。
展開 選擇DAQ設備之前，先回答這5個問題
FlexLoggerTM是一款可快速配置傳感器和記錄混合信號數據的應用軟件，用于驗證機電系統，而且完全無需編程。
02
我是否需要信號調理？
典型的通用型DAQ設備可以測量或生成+/-5 V或+/-10 V的信號。但是某些傳感器所生成的信號難以測量或測量時有安全隱患，就無法使用這種類型的DAQ設備直接測量。而且大多數傳感器生成的信號都需要先進行調理(如放大或濾波)，才能被DAQ設備有效且準確地測量。
例如，熱電偶輸出的信號在mV范圍內，這就需要先將信號放大，才能輸出到模數轉換器(ADC)進行有效的轉換。此外，熱電偶測量的信號經過低通濾波，可以消除高頻噪聲。相對單獨的DAQ設備而言，信號調理提供了一種獨特的優勢，因為它可以提高性能和測量準確度。
上表總結了不同類型傳感器和測量常見的信號調理。您可以選擇自己搭建外部信號調理電路，也可以使用具有內置信號調理功能的DAQ設備。許多設備都可以直接連接到常見的傳感器，因此可方便地進行集成。有關傳感器信號調理的詳細信息，點擊文章查看。
展開 意法半導體CEO：公司專注這四大終端市場
意法半導體最近推出的工業級芯片
在工業方面，意法半導體也在數據處理、安全、感測與致動、通信連接、信號調理和保護、電機控制、功能與能源管理。在這個領域，意法半導體的策略是瞄準行業龍頭企業，提供他們想要的產品。至于在其他更廣闊的的市場方面，意法半導體希望通過利用更廣泛的產品組合和主打的代理商渠道去開拓。
來到個人電子產品方面，意法半導體提供了數據安全、感測與致動、通信連接、信號調理和保護、功率和能源管理這四類產品，希望能夠為智能手機和通用電子產品提供支持。
意法半導體最近推出的個人電子芯片
至于通信方面，意法半導體則擁有數據處理、安全、致動、通信連接、信號調理和保護、功率和能源管理扥各方面的產品，公司希望在這個方面利用更豐富的專業應用領域知識，借助差異化技術研發能力和IP組合，開發通信專用產品。
從Jean-Marc Chery的介紹中我們得知，意法半導體對中國市場尤其重視，現在他們在國內已經有了16個辦事處、一個工廠，5500多名員工。公司甚至在上海和深圳都設置了研發和設計中心，通過多樣化的服務為國內的客戶提供支持。
他指出，雖然因為中國經濟軟著陸和中美貿易摩擦的影響，包括意法半導體MCU在內的集成電路市場受到了一些波動影響，但他堅信，在汽車、工業、物聯網和通信等因公的推動下，半導體市場在未來幾年的年將會保持4%到6%的年增長率，而意法半導體屆時也必將再上新臺階。
來源：半導體行業觀察 李壽鵬
展開 汽車測試技術如何高質量“交卷”？
ADI廣泛的信號調理、數據采集、信號生成和隔離產品組合為HIL仿真器提供優化的解決方案，關鍵是能夠以電壓或電流的形式測量或生成廣泛的輸入信號，同時保持非常低的延遲。無論系統設計要求低功耗、低噪聲、高密度還是高精度，ADI都能提供完整的信號鏈解決方案。
電流和電壓測量
通常應用中會要求測量寬帶寬上的電壓或電流信號。信號鏈通常包括保護電路、模擬前端、信號調理、單通道或多通道ADC、基準電壓源、電源管理和隔離。以下鏈接提供的信號鏈選項，用于測量高達1 MHz的寬帶寬，針對噪聲性能進行了優化，以支持AC和/或DC分析。
電流和電壓測量
電流和電壓驅動
模擬輸出電路必須能夠產生具有快速更新速率的動態信號。電壓范圍、分辨率和輸出驅動強度。這些信號鏈通常包括精密DAC、隔離、電源管理、基準電壓源、放大/信號調理和輸出保護。
展開 
m+p 發布m+p SmartOffice 5.2.1版本
支持TMS 485B39 --數字ICP USB信號調理器(需要DSA-audio許可)。
支持PCB 633A01和Digiducer 333D01--壓電USB數字加速度計（需要DSA-audio許可）。
支持NI 9230。
TMS485B39 -- 數字ICP USB信號調理器
（5）增強用戶操作界面
計算器已經重新編寫，現在已經連接到主選項卡中。
報告工具允許定義默認圖表格式，其中可能包括光標位置。可選標準模板。
2D圖表的內容和圖例可以通過點擊和拖動鼠標來移動。
2D圖表可以通過Ctrl +鼠標滾輪進行縮放。
2D圖表以bmp/jpg/png形式直接保存到當前文件夾中。
簡化了配置保存頁面的用戶界面。
改進后處理模式下工作空間的自動命名。
Source面板允許在線調整信號源參數。
（6）新的插件--Add-ins
Add-ins是一個專為特定任務設計的小工具，如半自動比較測量，批量刪除DC偏置等等。有關新加載項的概述，請轉到“工具”--“加載項”--“加載項信息”查看。
展開 光纖溫度傳感器FOT-M監測離心管中樣品測試溶液的溫度
溫度的改變會引起Fabry-Perot干涉腔長度的變化，而此時，即使溫度、EMI、濕度和震蕩的環境異常惡劣，我們的光纖信號調理器都可以持續高精度地測量干涉腔的長度。
除了光纖傳感器固有的優點，我們的白光解調技術也為高精度和可靠測量提供了保證。通過采用白光互相關器，我們的信號調理器能夠展現優越的產品性能，并提供高精度和超可靠的測量。
漢航Mind X10小型堅固數采
Mind X10具有8個采集通道，內置多種信號調理：IEPE/電壓/電荷/應變（支持對稱恒流源激勵）/CVLD（支持恒壓源激勵）。恒壓源激勵可編程輸入0V，10V或15V，適用于電磁干擾嚴重的環境應用。
Mind X10應變調理模塊具有對稱恒流源激勵技術，對稱恒流激勵技術是一種真正能抑制共模干擾信號的對稱輸入技術, 適用于單臂橋路。給橋路的激勵不受導線電阻的影響，測量噪聲大幅度減小，信號頻率越高，降噪效果越明顯。連續的平衡電流：0mA，5mA，10mA，15mA，20mA，真正的橋路平衡恢復了標稱電橋阻抗，將高應變水平的電橋非線性降至最低，而不影響電橋靈敏度。
振動噪聲、高速旋轉機械實時測量分析需要更高的采樣率和分析帶寬，以便能夠實時高分辨率處理瞬態數據。Mind X10硬件每通道裝備24位sigma-delta A/D 轉換器、每通道204.8kHz的采樣率或更高，每通道可獨立設置不同采樣率。經國家一級計量單位檢定，其性能指標優于國家一級標準并具有卓越的可靠性。
Mind X10可與漢航公司的NTS.LAB軟件（支持國產操作系統）組成高精度、高性能的結構動力學測試分析系統，亦可方便的導入、導出第三方數據進行數據分析和生成結果報告。
供電安全
漢航充分考慮各種復雜的試驗工況，結合Mind X10的低功耗特性--其功耗僅為8W，特為Mind X10配備了嵌入式電源模塊，工程師可根據試驗需求為Mind X10選配電源模塊。在無外部供電的情況下，Mind X10可持續工作10小時，確保在突然斷電或外場無供電工況下測試任務能夠安全可靠的完成。
級聯擴展
大型精密結構試驗意味著更多的測量或監測通道同步采集數據和分析數據，隨著用戶對成本控制的高度關注，越來越多的測試產品向模塊化、集成化、可擴展化發展。
展開 小型堅固數據采集硬件--漢航Mind X10
Mind X10具有8個采集通道，內置多種信號調理：IEPE/電壓/電荷/應變（支持對稱恒流源激勵）/CVLD（支持恒壓源激勵）。恒壓源激勵可編程輸入0V，10V或15V，適用于電磁干擾嚴重的環境應用。
Mind X10應變調理模塊具有對稱恒流源激勵技術，對稱恒流激勵技術是一種真正能抑制共模干擾信號的對稱輸入技術, 適用于單臂橋路。給橋路的激勵不受導線電阻的影響，測量噪聲大幅度減小，信號頻率越高，降噪效果越明顯。連續的平衡電流: 0mA，5mA，10mA，15mA，20mA，真正的橋路平衡恢復了標稱電橋阻抗，將高應變水平的電橋非線性降至最低，而不影響電橋靈敏度。
振動噪聲、高速旋轉機械實時測量分析需要更高的采樣率和分析帶寬，以便能夠實時高分辨率處理瞬態數據。Mind X10硬件每通道裝備24位sigma-delta A/D 轉換器、每通道204.8kHz的采樣率或更高，每通道可獨立設置不同采樣率。經國家一級計量單位檢定，其性能指標優于國家一級標準并具有卓越的可靠性。
Mind X10可與漢航公司的NTS.LAB軟件（支持國產操作系統）組成高精度、高性能的結構動力學測試分析系統，亦可方便的導入、導出第三方數據進行數據分析和生成結果報告。
供電安全：
漢航充分考慮各種復雜的試驗工況，結合Mind X10的低功耗特性--其功耗僅為8W，特為Mind X10配備了嵌入式電源模塊，工程師可根據試驗需求為Mind X10選配電源模塊。在無外部供電的情況下，Mind X10可持續工作10小時，確保在突然斷電或外場無供電工況下測試任務能夠安全可靠的完成。
級聯擴展
大型精密結構試驗意味著更多的測量或監測通道同步采集數據和分析數據，隨著用戶對成本控制的高度關注，越來越多的測試產品向模塊化、集成化、可擴展化發展。
展開 基于MEMS技術的新一代航空電子系統的實現
兩對反相諧振器的對稱特性為非旋轉輸入提供了高共模抑制性，同時依靠高諧振器和高解調頻率（約18 kHz）提供出色的帶外信號抑制性能。 內核傳感器可執行包括高于諧振頻率掃描在內的可靠線性加速度/振動分析，展示了其抑制這類干擾的能力。
圖2：專利四核檢測，具有業界領先的沖擊和振動抑制性能
除了穩定的傳感器內核設計，傳感器信號調理的良好匹配與優化也同樣重要。 基本工作原理是：傳感器元件捕捉真實運動（即結構旋轉），并將其轉換為可測量的電氣信號（即電壓）。 若不適當注意帶寬、時序、相位、采樣速率、分辨率和其它漂移特性（比如溫度和電壓穩定性），則該轉換操作和隨后的處理可能會不夠精確。 這些都有賴于高級、可靠的傳感器信號調理能力。 ADI將其專利的MEMS IP與業界領先的信號處理能力相結合，從而在高性能MEMS領域一枝獨秀。
ADI慣性測量單元(IMU)解決了復雜航空航天系統中慣性傳感器的部署難題，此種部署必須依靠尺寸各有不同的多種傳感器類型才能正確識別復雜的運動。iSensor IMU集成高達10自由度的檢測能力，提供全部必要的對齊、校準、一階傳感器融合、出廠集成和測試。
圖3：ADIS16485慣性測量單元
比如說，ADIS16485/8 IMU（圖3）是目前航空電子系統所采用的6/10自由度傳感器，滿足一切性能和可靠性目標（表2），SWAP優勢高達一個數量級。
表2.航空電子系統性能演示：讓新一代產品更進步，具有業界領先的SWAP/成本優勢
經驗證，該MEMS技術優于FOG慣性技術。 最近我們將一款ADI IMU與一款價值3萬美元的FOG IMU進行了橫向對比，結果表明高性能MEMS技術有顯著進步，并且能達到與傳統FOG系統相似的性能，在關鍵的SWAP/成本參數方面的優勢要高出一個數量級。
展開 便攜式船載水下跟蹤測量系統設計
其中船載濕端設備包括短基線聲學基陣、水密電子艙；船載定位設備包括信號處理設備、定位跟蹤數據處理顯控設備、雙天線航向測量設備、供電設備等；安裝在水下目標上的水下聲源，主要為定位跟蹤系統提供定位信標信號，由信號產生及發射組件和內置電源組成。系統從功能上劃分為以下四個分系統：
①船載聲學基陣分系統；②船載信號處理分系統，包括GPS同步設備，模擬信號調理設備（前置放大），數字信號處理設備；③水下聲源分系統；④定位跟蹤信息處理顯控分系統。
在對水下目標進行實時定位跟蹤時，系統工作原理如圖2所示。
圖2 系統工作原理框圖
⒉水下跟蹤系統功能設計及實現
⑴工作流程
被測目標上專用水下信標聲源發出的聲信號經水中傳播后，被船載基陣上的水聽器接收，經前端放大后，傳輸至船載信號處理設備。模擬信號調理設備對信號進行放大、調理、控制等一系列處理后，送數字信號處理設備進行信號處理分析。數字信號處理設備完成水聲脈沖信號幀行識別，求得脈沖傳播時延，再對信號中目標深度信息進行頻率編碼和脈沖間隔解調，得到深度調制時延及頻率等信息，并將脈沖信息傳送至目標定位跟蹤顯控設備。目標定位跟蹤顯控設備進行脈沖信號的匹配、分組、定位解算及聲線修正等一系列算法，結合雙天線航向測量設備，完成對水下被測目標的三維定位跟蹤功能。
展開 身為電氣人應該了解的電機IGBT知識！
這種方法的最大好處是它要求在每個逆變器臂上各配備兩個測量器件，并配備一切相關的信號調理和隔離電路。只需在正直流總線線路和負直流總線線路上添加分流電阻即可緩解這種情況。
然而，在很多情況下，驅動架構中要么存在臂分流電阻，要么存在相位分流電阻，以便為電流控制環路服務，并提供電機過流保護；它們同樣可能用于IGBT過流保護 —— 前提是信號調理的響應時間足夠快，可以在要求的短路耐受時間內保護IGBT。
▲ 圖2 IGBT過流保護技術示例
去飽和檢測利用IGBT本身作為電流測量元件。原理圖中的二極管確保IGBT集電極-發射極電壓在導通期間僅受到檢測電路的監控；正常工作時，集電極-發射極電壓非常低（典型值為1V至4V）。然而，如果發生短路事件，IGBT集電極電流上升到驅動IGBT退出飽和區并進入線性工作區的電平。這導致集電極-發射極電壓快速升高。
上述正常電壓電平可用來表示存在短路，而去飽和跳變閾值電平通常在7V至9V區域內。重要的是，去飽和還可表示柵極-發射極電壓過低，且IGBT未完全驅動至飽和區。進行去飽和檢測部署時需仔細，以防誤觸發。這尤其可能發生在IGBT尚未完全進入飽和狀態時，從IGBT關斷狀態轉換到IGBT導通狀態期間。消隱時間通常在開啟信號和去飽和檢測激活時刻之間，以避免誤檢。
通常還會加入電流源充電電容或RC濾波器，以便在檢測機制中產生短暫的時間常數，過濾噪聲拾取導致的濾波器雜散跳變。選擇這些濾波器元件時，需在噪聲抗擾度和IGBT短路耐受時間內作出反應這兩者之間進行權衡。
檢測到IGBT過流后，進一步的挑戰便是關閉處于不正常高電流電平狀態的IGBT。正常工作條件下，柵極驅動器設計為能夠盡可能快速地關閉IGBT，以便最大程度降低開關損耗。這是通過較低的驅動器阻抗和柵極驅動電阻來實現的。
展開 
你應該了解的電機IGBT知識！
這種方法的最大好處是它要求在每個逆變器臂上各配備兩個測量器件，并配備一切相關的信號調理和隔離電路。只需在正直流總線線路和負直流總線線路上添加分流電阻即可緩解這種情況。然而，在很多情況下，驅動架構中要么存在臂分流電阻，要么存在相位分流電阻，以便為電流控制環路服務，并提供電機過流保護；它們同樣可能用于IGBT過流保護——前提是信號調理的響應時間足夠快，可以在要求的短路耐受時間內保護IGBT。
圖2 IGBT過流保護技術示例
去飽和檢測利用IGBT本身作為電流測量元件。原理圖中的二極管確保IGBT集電極-發射極電壓在導通期間僅受到檢測電路的監控；正常工作時，集電極-發射極電壓非常低(典型值為1 V至4 V)。然而，如果發生短路事件，IGBT集電極電流上升到驅動IGBT退出飽和區并進入線性工作區的電平。這導致集電極-發射極電壓快速升高。
上述正常電壓電平可用來表示存在短路，而去飽和跳變閾值電平通常在7 V至9 V區域內。重要的是，去飽和還可表示柵極-發射極電壓過低，且IGBT未完全驅動至飽和區。進行去飽和檢測部署時需仔細，以防誤觸發。這尤其可能發生在IGBT尚未完全進入飽和狀態時，從IGBT關斷狀態轉換到IGBT導通狀態期間。消隱時間通常在開啟信號和去飽和檢測激活時刻之間，以避免誤檢。通常還會加入電流源充電電容或RC濾波器，以便在檢測機制中產生短暫的時間常數，過濾噪聲拾取導致的濾波器雜散跳變。選擇這些濾波器元件時，需在噪聲抗擾度和IGBT短路耐受時間內作出反應這兩者之間進行權衡。
檢測到IGBT過流后，進一步的挑戰便是關閉處于不正常高電流電平狀態的IGBT。正常工作條件下，柵極驅動器設計為能夠盡可能快速地關閉IGBT，以便最大程度降低開關損耗。
展開 工業包裝革命 | 探索HBK包裝機械測量方案
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我們致力于為您提供完全符合需要的定制方案，在各種環境下這些方案都有著優異的精度、耐用性和可靠性。雖然包裝行業不斷變化，但我們始終堅持模塊化、品質化、合規化發展路線，為客戶提供靈活性高、適應性好的解決方案以應對可能面臨的各種挑戰。
官網：
<HBM應變片：應力測試測量優選>
<HBM稱重傳感器：稱重精度，久經驗證>
<HBM力傳感器： 應變和壓電兩種測量技術>
<HBM扭矩傳感器和轉矩傳感器>
<電功率測試 - 從部件到車輛能源管理>
<數據采集系統與設備>
您還可以通過如下方式聯系我們，了解更多產品與應用詳情：
郵箱：cn.info@hbkworld.com
官網：https://www.hbm.com/
電話：400-900-3165（周一至周五9:00-18:00）
展開 【振動分析數據處理】 ￥100
振動信號處理 1
1 振動數據來源 2
2 信號處理基本概念 2
2.1 模擬信號和數字信號 2
2.2 時間分辨率（采樣時間間隔） 2
2.3 幀長度(frame size) T 3
2.4 數據塊大小N 3
2.5 采樣率fs 3
2.6 帶寬(最大分析頻率)fmax 6
2.7 頻率分辨率 6
3 信號采集誤差 7
3.1 采樣誤差 7
3.2 量化誤差 7
3.2.1 量化量級 7
3.2.2 量化誤差來源 8
3.2.3 量化誤差建議 9
3.3 其他誤差 10
3.3.1 傳感器噪聲 11
3.3.2 導線噪聲 12
3.3.3 信號調理噪聲 12
3.3.4 濾波器噪聲 13
3.3.5 ADC精度 13
3.3.6 計算噪聲 13
4 FFT變換及PSD估算 14
4.1 能量泄露 14
4.1.1 周期截斷 14
4.1.2 非周期截斷 15
4.2 窗函數 17
4.2.1 窗函數定義 17
4.2.2 加窗的意義 17
4.2.3 窗函數的時域及頻域特征 18
4.2.4 加窗的原則 20
4.3 加窗帶來的幅值校正和能量修正 21
4.3.1 幅值修正 21
4.3.2 能量修正 23
4.4 功率譜密度函數估計（PSD估計） 24
4免費.png
3.幅值校正因子效果圖.png
3.幅值校正因子效果圖2.png
4-振動信號采集及數據處理 - 副本.pdf
展開 光纖壓力傳感器在則量工業設備氣體壓力中的應用
壓力的改變會引起Fabry-Perot干涉腔長度的變化，而此時，即使溫度、EMI、濕度和震蕩的環境異常惡劣，我們的光纖信號調理器都可以持續高精度地測量干涉腔的長度。此款壓力傳感器為業內現有應用提供了更好更可靠的壓力測量，同時，該傳感器也具備針對工作溫度高的新應用的擴展能力。
