应变式传感器的电压测量

应变式传感器的电压测量

【摘要】  本文介绍了对应变式传感器的电压测量中有关热噪声对测量精度的影响，

并着重指出∑．△A/D转换器应用中应该注意的问题。

【关键词】  应变式传感器，噪声，小电压测量

    应变式传感器输出的电压测量是决定电子秤准确度的重要因素，最早使用模拟式测

量仪表时，其精度很难超过0.5%。使用模数转换技术、比例电压测量技术以及六线接

线法后，使得测量精度大为提高。现今准确度级达OIML R76Ⅲ级，分度为10，000分

度值已不再困难。通常应变式传感器的满量程输出电压一般为lOmV或20mV的直流电

压。这个量级电压测量属于“小电压( low level)”测量范围。本文针对应变传感器的电

压测量谈一谈“小电压”测量的一些基本问题。

    1．Johnson  噪声

    Johnson噪声是由于电阻器中带电粒子的热运动产生的无规噪声，也称为热噪声。

由带电粒子热运动产生的能量为：

    P=4KT△f

式中K-波尔兹曼(Boltzman)常数（1.38×l0-23J/ oK）

    T-绝对温度(oK)

    △f-被测噪声的带宽(HZ)

电阻的Johnson噪声电压的有效值为：E=    RAf

    金属导体的热噪声接近此理论值，其他物质的热噪声稍高于此噪声值。

    Johnson噪声决定了以电阻为信号源电压测量极限，应变式传感器就是以电阻为输

出阻抗的信号源。图1表示不同源电阻、不同带宽的热噪声值。图2表示出我们常用电

压测量仪表由于Johnson噪声存在的测量极限。由图可以看出，对于应变式传感器输出

电压的测量，在一般情况下，即使考虑到动态测量的带宽，由电阻源所产生的Johnson

噪声也可以忽略不计。