传感器测量系统中电磁计量技术的应用分析

【摘要】 传感器测量系统的诞生，带给各领域工作更多便利，为了确保传感器测量系统测量作用能够充分发挥，就必须引入适当的电磁计量技术。本文在分别阐述传感器测量系统和电磁计量技术的基础上，从智能手机和DPI—I型远程数显压力计等两方面内容入手，探讨了传感器测量系统中电磁计量技术的具体应用，以供参考与借鉴。

【关键词】 传感器测量系统;电磁计量技术;应用

【DOI编码】 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

工业电子与电气控制系统中，传感器发挥着至关重要的作用，通过对系统运行中参数的采集，并在计算机或单片机等主控单元的作用下，能够顺利完成系统预定任务。近年来，科技技术发展迅猛，传感器技术已在各个企业自动化生产线、设备控制系统等领域中实现了广泛应用。电子电气系统日益复杂，对传感器性能及功能的要求不断提升，仅靠单个传感器已无法将相关要求满足，传感器测量系统也就此诞生。传感器主要负责将不易直接测量的物理量（温度、压力、速度等）转化为易于测量的电磁参量，而通过电磁计量技术的应用即可顺利测量电磁参量，获取预定的数据结果。因此，有必要深入研究传感器测量系统中电磁计量技术的应用。

1 传感器测量系统概述

现阶段，传感器测量系统在检测机械设备中发挥的作用至关重要，具体检测过程中，通过传感器的利用对被测物质信息展开收集，在转换为对应电信号后传递至计算机系统内，通过分析、管理和储存该信息，即可完成被测物质性能正常与否的判定[1]。所以，传感器在自动化控制检测中的地位显赫。现代化社会背景下，科学技术发展瞩目，呈现了微型化、系统化等特点，在实践应用中大幅推进了社会生产工作效率的提升，加快了传统产业改造速度，促进了社会经济的快速增长。

有关传感器的分类中，以不同要求为根据主要可从下述几方面展开分类：一是立足于信号标志角度而言，主要由化学传感器、亚敏传感器和流体传感器等组成;二是立足于工作角度而言，主要由智能传感器、称重传感器和电阻式传感器等组成。此类传感器在具体应用中，类型的选择应当围绕实际检测情况进行，在对被测物质电量检测时，各个传感器中会有脉冲信号、电流信号等信号形成，整个测量工作待此类信号传输之后便正式完成。工作人员根据显示的数据能对被测物质有无问题出现展开准确判断。而在目前所应用的各类传感器中，电压与电流传感器相当普及，能大幅提升测量工作的开展效率及质量。

2 电磁计量技术概述

电磁计量指的是在适宜方法的应用下，结合电磁测量仪器、仪表及设备定量分析被测量对象，能为电磁量测量提供统一性保障，并获取精确的计量学分值。电能作为一种重要的能源，已在科学技术研究中得到了广泛应用，且磁场、磁性材料与电能间有着密不可分的关系。电磁量是是密切关联电磁现象的物理相关量，主要由电学量和磁学量组成[2]。就电磁计量的研究内容而言，主要包含：相关检定系统、检定规程及技术规范的研究与制定，同时研究有关电磁量量值传递的标准量具与测量装置，并探索电磁量测量的方法，围绕电磁量有关的物理常数展开精密测定，确定电磁学单位制。上述研究内容，主要建立在定义保存、电磁学单位复现的计量标准与基准的基础上。电磁学计量由电磁测量仪表仪器、波形、仪器与比率标准等组成，其中电磁基本量包含磁矩、磁通等对应量，同时电磁计量也将电气、静电、安全等内容囊括在内。

3 传感器测量系统中电磁计量技术的应用

3.1 应用概述

以往，传感器测量系统中应用电磁计量技术时，多以热电偶传感器为主。由于热电偶传感器属于电能量传感器，其构成体现在连接两根导线，在组合时通过接触导线的两端并焊在一起，随后安置在被测物质内用于检测物质的热性能，此为热端。而另一端则是通过导线连接仪表，此为冷端。实际测量过程中，两端温度如果有差异出现，会有一定的电动势出现在其内部，由此能够完成物质温度变化情况的检测，并显示在仪表上。應用实践中，热电偶的检测性能会随着导线材料的变化而产生相应的变化，所以具体应用中应当结合查表对测量结果的准确性进行判断。此类传感技术经过长时间的研究已经相当成熟、完善，在温控系统中得到了广泛应用。在检测该系统时，仅需断开仪表任意一端，并将相应的信号值输入该端，便可判定有无问题出现、热电偶有无问题产生，整个检测工作质量更高，且检测过程相当便捷、迅速。

3.2 智能手机

结合智能手机对各类传感器组成庞大测量系统的过程进行介绍，并分析如何通过电磁参数计量的开展达成复杂任务。

1）光线传感器中，由于存在光敏三极管的缘故，一旦与外界光線接触，会有相应的电流产生，并完成环境光亮度的感知;

2）经过LED时，会有红外光从距离传感器处发射出来，并在与前方物体遭遇后形成一定的反射，在被红外探测器接收后，能够迅速计算其强度，最终获取距离[3];

3）压电效应是重力传感器工作开展的必要基础，以处于正交方向的两个压电片产生的电压数值为根据，可完成水平方向的确定;

4）制作磁场传感器时由于应用了异性磁致电阻的缘故，如果有微小的变化产生在外界磁场内，此时也会改变其自身的电阻，在测量电阻两端电压之后，便能完成方向的确定[4];

5）以往指纹传感器是应用依据为电容原理，结合电容式识别方式，电容两极分别确定为用户手指和硅晶片列阵，此时会有微电流出现在电容与人体微电场内，而由于存在指纹波峰波谷，当电容差出现在硅晶片上后，便会形成指纹图像;

6）霍尔感应器因存在磁电效应的缘故，当有电流经过磁场导体间，会有与电子运动方向垂直的力出现，进而引起电势差;

7）通过变阻式气压传感器，在具体制造中归集薄膜和变阻器，一旦大气气压产生变化，电阻也会有相应的变化产生，此时通过对电阻上电流或电压的测量，能够顺利计算并获取气压值。

围绕智能手机设计的传感器测量系统中，待测物理量在传感器的作用下会被转化成电流、电阻、电压、电容光强等可进行直接测量的电磁参量。检测与验收手机时，也可采取电磁参量的形式展开计量，电磁计量技术在传感器系统中也凸显了不可忽视的地位。

3.3 DPI-I型远程数显压力计

压力传感器的测量建立在电磁计量技术的基础上，能转变原本的重力为电信号，此时结合机械仪表或是数字仪表的运用便能显示压力值。反之，在控制单元电信号的运用下能够顺利控制电气执行机构，进而调整压力本身施加强度[5]。DPI-I型远程数显压力计属于一项压力计量仪表，能够支持传输远程信号，由于内部有JCYX高精度压力传感器的缘故，能够对线性补偿及温度展开精密控制，同时凭借模块化信号处理顺利完成测量介质压力的工作，并向用户呈现数字化数据结果，同时在流入了有标准的电流信号（0～10 mA或4～20 mA）后，可对电气执行单元直接进行控制。通过连接电流表和IDPI-I远程数字显示压力机，能对其准确度进行判断。在正常应用仪表的基础上，如果被测介质没有施加压力，此时显示窗口会出现4 mA、±000.0 kPa的电流表读数。若有偏差存在于读数中，此时可在“ZO”电位器的运用下，完成零点的校正处理，并此昂介质压力。数值达到额定值标准后，此时会有20 mA的读数呈现在电流表显示窗。若有偏差存在于读数方面，可结合“FS”电位器校正处理零点。在调节

然而，该过程中尽管“ZO”与“FS”本身包含调零的功能，但需要注意的是其能力有一定的限制存在。校准零位和满量程位，中间点压力值需与线性关系相符合，并满足测量要求。校准前，如果电流表读数与标准值间的差异较为突出，基本上可判定仪表有故障产生，此时仅凭简单操作无法确定其精度。

SCS-100型大型电子秤包含运算放大电路、A/D转换电路、A/D转换电路、A/D转换电路及操作面板等功能。电子秤上配备了专用的承重显示屏，其中D9和XK3190型用于仪器能否满足要求的检查中，显示端必须显示毫伏表串联情况，倘若出现超过1 μV的分辨率，电子秤重量读数与毫伏读数间会呈现出线性关系，此时的数值就是最终结果，可用于评定电子秤[6]。由此不难发现，利用电磁测量对电子设备电参量展开测量时，需要对测量数据妥善处理，该方式可用于判定待测设备是否与国家标准要求相符合。

4 结语

综上所述，快速发展的社会经济背景下，科学技术也取得了瞩目的成果，传感器测量系统日益完善。为确保日常生活及工作生产能够顺利推进，传感器测量系统的优化电磁计量技术的的应用至关重要，在关注其性能提升的基础上，也应当对机械设备运行状况展开密切监督，确保机械设备能够始终维持稳定的运行状态，充分发挥其应有的价值作用。本文简要介绍了传感器测量系统及电磁计量技术，并以智能手机和DPI-I型远程数显压力计为例探讨了电磁计量技术在该系统中的应用，为相关测量工作的高效、便捷化开展提供了必要的参考。

【参考文献】

[1]    文传军.电磁计量技术在传感器测量系统中的应用分析[J].轻工标准与质量，2020（3）：84-85.

[2]    张媛媛，孔凡礼，赵伟，邓彬.论传感器测量系统中电磁计量技术的应用[J].仪器仪表标准化与计量，2018（3）：37-38+48.

[3]    金磊，朱嘉宁，李宸.电磁计量技术在传感器测量系统中的应用[J].百科论坛电子杂志，2019（13）：211-212.

[4]    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.

[5]    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.

[6]    张继楷，杨芸，康宜华，等.TMR传感器及其在电磁检测中的应用[J].无损检测，2016（12）：36-39+67.

【作者简介】

赵龙（1964-），男，工程师，学士，研究方向为电磁学计量、无线电计量。