电磁计量技术在传感器测量系统中的应用

于娟

摘要：在社会经济发展进程中，科学技术的不断发展，为传感器技术的广泛应用提供了机遇。而电磁计量技术是传感器测量系统主要应用技术，其对传感器测量系统测量效果具有直接的影响。因此，本文以电磁计量技术为研究对象，介绍了传感器测量系统组成，分析了电磁计量理论基准。并对电磁计量技术在传感器测量系统中的应用进行了详细探究。

关键词：电磁计量技术;传感器;测量系统

前言

传感器测量系统主要是一种可感知的信息测量模式。其可依据固定规律，将温度、位移等被测量信息转化为可测量的电信号或电磁参量。随后利用电磁计量技术对相关数据进行测量分析。通过传感器测量系统的应用，可以满足多个复杂的电子电气系统测量需求。因此，为保证传感器测量系统实际效果的充分发挥，对电磁计量技术在传感器测量系统中的应用进行适当分析非常必要。

一、传感器测量系统组成

传感器是一种常规测量技术，依据计量方式及对象的变化，其主要可分为气敏传感器、磁敏传感器、湿敏传感器、光敏传感器等几种类型。在现代社会发展进程中，传感器测量物理参量复杂程度不断提升^[1]。为满足工业测量需求，技术人员将多个传感器与多台显示仪进行逻辑组合，称之为传感器测量系统。完整的传感器测量系统主要包括测量仪表、变换装置、传感器、信号处理电路等几个模块。

二、电磁计量技术在传感器测量系统中的应用

1.电磁计量技术在传感器测量系统中应用理论

电磁计量技术与传感器测量息息相关。在19世纪中叶，麦克斯韦首次从电磁计量的角度进行了电现象分析。并对电磁学单位、实物基准电磁学单位进行了定义划分。随后库伦利用扭称，对静电力距离平方反比关系进行了实验探究。并依据电荷间、磁极间相互作用力，得出了电磁学基本定律。即库伦定律。而欧姆利用傅里叶热传导理论，提出了欧姆定律。依据上述公式，可对静电场电荷、静磁场电荷进行计算。

2.电磁计量技术在传感器测量系统中应用基准

可测、可采用数学形式表示物理含义是物理量计算的主要方式。一般来说，物理量计算过程中，主要计算方式为纯数字与单位的组合。而根据CGSM的相关要求，在磁极量计算过程中，可依据库伦定律（f=ma=φ1φ1/r2），对电磁量分数量纲指数进行计算。

在实际计算过程中，针对电磁量分数量纲数计算阶段出现的单位大小不恰当问题，可采用SI单位制，将整体电磁学单位引入新物理领域。即依據一贯性单位原理，进行独立于力学量之外的物理量的设置^[2]。如在距离测量过程中，若两根距离为L的无限长平衡再流导线，测得其单位长度作用力为F，则两导线间产生的力为：L*I/2πr*u。

上述式子中，I为单位导线电流，r为单位导线直径，u为常数。

3.新型电磁计量技术在传感器测量系统中的应用

除光线、气压、距离、磁场等基础电磁计量技术之外，电磁缓冲称重式计量技术、电磁高压损耗计量技术也是传感器测量系统应用较普遍的测量方式。一方面，电磁缓冲称重式计量技术是传感器测量系统中主要重量测量技术。

在实际应用过程中，电磁缓冲称重式计量技术主要利用产量算法，依据传感设备获得流量，逐步进行累计流量、产量计算。如在S7200电气系统中，利用称重传感器、位置传感器、温度传感器、液位计等过程量，在微型计算机中输入测量参数，控制单相电机启动或停止，可驱动阀芯旋转运动。最终依据光电编码器数据，可获得多通阀单路位置数据。进而得出单一产量数值。

另一方面，电磁高压损耗计量技术是近几年发展过程中出现的新型电磁计量技术。

电磁高压损耗测量技术主要以电力传感元件为依据。结合电磁参量特征，进行损耗数据测量。电磁高压损耗测量技术具有精确度高、安全、便捷等特征。

三、电磁计量技术在传感器测量系统中应用实例

本文以智能手机为例，对不同类型传感器中电磁参数计量技术的应用进行了简单的分析，具体如下：

1.电磁计量技术在光线传感器中的应用

光线传感器主要组成部件为光敏三极管。若外界光线照射到光敏三极管位置，则会产生微型电流。通过对微电流计量，可得出环境光照亮度。

2.电磁计量技术在距离传感器中的应用

由于距离传感器LED灯可以发射红外光，利用前方物体反射作业，红外探测器可接收红外光。通过对红外光强度的测量，可得出对应光反射距离^[3]。

3.电磁计量技术在磁场传感器中的应用

电磁计量技术在磁场传感器中的应用主要是通过多个向异性磁电材料的应用，在外部磁场、电阻相位间设置驱动算法。此时通过对电阻两端电压差进行测量，可得出磁场运动方向。

4.电磁计量技术在霍尔感应器中的应用

在霍尔感应器运行过程中，主要利用霍尔磁电效应，在电流流经磁场某一导体时，会产生一个与导体电子成90°的力。进而可促使导体两端产生一定幅度电势差，进而获得感应数值。在实际计量过程中，可依据量子化霍尔效应原理及约瑟夫效应原理，从理论层面分析，将霍尔感应器看作为绝缘层在1.0mm以下的弱耦合超导体。然后在微波辐射的基础上，选择霍尔元件电流-电压特性曲线第m个阶梯的电压。假定该点电压与与辐射频率呈正比，且U（m）=mf/K。则K为m=1时频率电压量级。

5.电磁计量技术在气压传感器中的应用

一般来说，气压传感器主要设计模式为变阻式。其与变阻器间仅具有一薄膜。而大气压的变化，会促使薄膜运行环境压力发生一定的变化。进而促使电阻端电流发生变化。通过对电阻端电流进行测量，可获得气压数值。

6.电磁计量技术在指纹传感器中的应用

在指纹传感器中，需要利用电容式识别的方式，依据电容原理，以用户手指作为电容一极。随后以设备内硅晶片作为电容另一极。通过人体手指自带微磁场、电容间相互作用，可产生微电流。同时由于指纹波峰、波谷的变化，可促使设备硅晶片产生电容差，最终可形成完整的指纹图像。

总结

综上所述，在传感器测量系统中，利用电磁计量技术可将被测量物理量转化为电流、电压、光强、电阻等电磁参量。通过对电磁参量的测量计算，利用计算公式，可获得对应的光照强度、力学方向或气压数值。

参考文献

[1]杨芳. 电磁计量技术在传感器测量系统中的应用[J]. 硅谷，2014（3）：90-90.

[2]张海平. 电磁计量技术在传感器测量系统中的应用[J]. 中国设备工程，2017（13）：81-82.

[3]唐凌. 浅谈电磁计量技术在传感器测量系统中的实际应用[J]. 科技创新与应用，2016（36）：292-292.