W傳感器的實(shí)際應(yīng)用
一 概述
W傳感器是一種三端式全數(shù)字型新型傳感器。與目前市場上銷售的傳感器的主要區(qū)別在于它的輸出是計(jì)算機(jī)能直接辨認(rèn)的脈沖數(shù)字信息，其重復(fù)頻率或脈沖周期與被測物理量呈線性對應(yīng)關(guān)系。
二 工作原理
任何電子傳感器均需把被測物理量變?yōu)殡妳⒘? 這種轉(zhuǎn)變稱敏感特性。以用PTC作為敏感元件的溫度傳感器為例來說明：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),PTC熱敏電阻阻值增加。如果我們能設(shè)計(jì)一阻容式振蕩器，將PTC熱敏電阻作為回路電阻的一部分，而且要求當(dāng)PTC熱敏電阻阻值增加時(shí)，振蕩器輸出的重復(fù)頻率減小。調(diào)整回路各參數(shù)，使其在某區(qū)間內(nèi)，熱敏電阻的特性曲線和振蕩器的振蕩頻率的特性曲線相重合。這時(shí)熱PTC敏電阻所感知的溫度值即可用頻率值來代表。例如，-20℃為1200Hz，0℃為1000Hz，+20℃為800Hz。依此類推。
三 性能特點(diǎn)
1.結(jié)構(gòu)簡單：傳統(tǒng)的模擬傳感器, 從物理量到計(jì)算機(jī)能辨認(rèn)的數(shù)字量，一般要經(jīng)過十來個(gè)環(huán)節(jié)。以容性濕度傳感器為例來說明其過程：(1)被測相對濕度值——濕敏電容——(2)固定頻率振蕩器——(3)檢波器——(4)濾波器——(5)積分器——(6)放大器——(7)整形電路——(8)電壓電流（4-20mA）轉(zhuǎn)換器(VIC)——(9)電流電壓（1-5V）轉(zhuǎn)換器(IVC)——(10)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)——(11)計(jì)算機(jī)。其間共10個(gè)環(huán)節(jié)。而W傳感器的轉(zhuǎn)換過程是：(1)被測相對濕度值--傳感器——(2)計(jì)算機(jī)。很明顯，其中只有一個(gè)環(huán)節(jié)。如圖1所示。每個(gè)環(huán)節(jié)都有幾個(gè)元件，每個(gè)元件都有誤差和漂移。少了8、9個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)然測量精度和穩(wěn)定性都要提高。其次，每個(gè)環(huán)節(jié)都有材料成本和調(diào)試費(fèi)，環(huán)節(jié)少的當(dāng)然成本低。而且操作簡單、維護(hù)容易、經(jīng)久耐用，便于推廣應(yīng)用。
2.抗干擾能力強(qiáng)：模擬傳感器的最大特點(diǎn)是先把被測物理量變成電壓，再把電壓變?yōu)閿?shù)字。外界的干擾信號多以電壓形式存在。干擾電壓和被測電壓容易疊加或相減，因而引起混亂。而W傳感器是直接把物理量變成頻率，信息存于頻率之中，因而不受電壓干擾信號的影晌。
3.利于運(yùn)距離傳輸，無需線路電阻補(bǔ)償，遠(yuǎn)近距離有同等的測量精度：模擬傳感器的測量信息存于輸出電壓之中，而線路電阻會(huì)對電壓進(jìn)行衰減，因而常需用電阻補(bǔ)償，這些電阻又會(huì)因誤差、溫度影響和漂移，損失測量精度。而W傳感器將被測信息寓于頻率之中，不受線路電阻的影響，故利于遠(yuǎn)距離傳輸。
4.無需外接任何器件，能與計(jì)算機(jī)直接接口：由于W傳感器輸出的信息是脈沖頻率，可用0、1的個(gè)數(shù)或脈沖周期的時(shí)間來表示，計(jì)算機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘，很容易辨認(rèn)，因而省去很多裝配調(diào)試的過程。
