만능 시험기의 신호 조정 모듈은 측정 시스템의 것이다 "신호 사전 처리 중추"는 센서가 출력하는 미약하고 소음이 있는 원시 전기 신호를 안정적이고 정확하며 데이터 수집 요구에 부합하는 표준 신호로 처리하여 후속 모델 변환 (A/D 변환) 과 데이터 처리의 기초를 다지는 것이 핵심 역할이다.그 기능은"신호 증폭, 소음 억제, 오차 보상, 신호 적합"의 4대 핵심 목표를 중심으로 설계되었으며, 다음은 구체적인 기능 해석 (설비 실조 장면과 기술 세부 사항 결합) 이다.

1. 핵심 기능1: 가느다란 신호 증폭 (최초 핵심 기능)

기능 원리:

힘 센서, 인신계 등 핵심 센서의 출력 신호는 미약한 아날로그 신호 (일반적으로 1000N 하중과 같은 μV 레벨은 100 μV 신호에 해당), A/D 변환기는 미약한 신호에 대한 식별 정밀도가 매우 낮고 간섭으로 인해 데이터가 왜곡되기 쉽다.신호 조정 모듈은 프로그래밍 가능한 증폭기 (PGA) 를 통해 미약한 신호를 mV급 (일반적으로 1000~10000배 확대) 으로 증폭시켜 신호의 신호 잡음비와 식별성을 높인다.

주요 기술 세부 사항:

확대 배수 조정: 힘 센서, 스트레치 미터와 같은 센서 유형에 따른 장면 테스트 지원 (소하중/ 큰 하중) 수동 또는 자동으로 증폭 배수 (예: 1000배, 5000배, 10000배) 를 조절하여 서로 다른 폭의 신호가 모두 정확하게 증폭될 수 있도록 보장한다;

높은 이득 정밀도: 배수 오차 확대보다 작음±0.1%, 증폭 배수 편차로 인한 측정 오차 방지 (예: 1000배 증폭 오차가 ±0.5% 인 경우 힘값 측정 오차 직접 발생도달 ±0.5%）；

낮은 입력 오프셋 전류:≤1nA，센서 출력 신호에 대한 부하 영향을 줄입니다 (센서 신호가"낮아지거나"왜곡되지 않음).

장면을 적용하려면 다음과 같이 하십시오.

작은 하중 테스트 (예:10N 이하의 마이크로 스프링 랠리 테스트): 센서 출력 신호는 몇 μV에 불과하며 A/D 동글에 의해 정확하게 인식되려면 10000배에서 수십 mV로 확대해야 합니다.

응변 측정 (예: 금속 굴복 응변 테스트): 인덱스 출력 신호는 일반적으로≤10μV，미시적 응변 변화를 포착하려면 고배수 확대가 필요하다.

2. 핵심 기능2: 노이즈 억제 및 필터링 (신호 정제도 향상)

기능 원리:

테스트 환경에는 센서의 원래 신호에 중첩되어 신호를 유발하는 서보 모터, 전원, 인버터에서 발생하는 고주파 소음과 같은 많은 전자기 간섭, 기계 진동 소음이 존재합니다. 왜곡 (예: 힘 값 커브에 톱니 파동이 나타나는 경우)신호 조정 모듈은 필터 회로와 전자기 차폐 설계를 통해 쓸모없는 잡음을 필터링하고 유효한 신호를 유지한다.

주요 기술 세부 사항:

다중 유형 필터 모드:

로우 패스 필터 (메인스트림): 설정 주파수보다 높은 고주파 노이즈 필터링 (예: 마감 주파수)1kHz、5kHz），서로 다른 테스트 속도 (저속 테스트는 낮은 마감 주파수, 고속 테스트는 높은 마감 주파수) 에 적합합니다.

작업 주파수 필터 (50Hz/60Hz): 전력망 전압에서 발생하는 공주파 간섭(예를 들어 실험실 220V 전력망의 50Hz 소음)을 전문적으로 필터링하는 일반적인 간섭원 필터링 방식입니다.

notch 필터: 특정 주파수의 간섭 (예: 모터 작동으로 인한 100Hz 노이즈) 을 정확하게 필터링하여 신호에 영향을 주지 않도록 합니다.

고공형 억제 비율 (CMRR）：≥120dB@50Hz, 센서 케이블 양쪽의 대지 간섭과 같은 공통 모드 간섭을 억제하여 신호 차분 증폭의 정확성을 확보한다;

차폐 설계: 모듈 케이스는 금속 차폐 덮개를 사용하고, 케이블은 이중 실링 차폐선, 접지 저항을 선택한다≤ 4º, 전자기 간섭을 더욱 감소시킨다.

장면을 적용하려면 다음과 같이 하십시오.

대형 하중 유압기 테스트: 유압 펌프 작동으로 인한 고주파 소음 (≥1kHz），저통 필터 (마감 주파수 1kHz) 를 통해 필터링하여 힘값 데이터 파동을 피해야 한다;

정밀 응변 테스트: 환경 전자기 소음 (예: 컴퓨터, 인버터) 은 응변 신호를 표류시킬 수 있으므로 작업 주파수 필터를 통과해야 한다+ 차폐 설계로 응변 측정 오차를 ±1μm/m 이내로 제어한다.

3. 핵심 기능3: 신호 오차 보상(시스템 편차 수정)

기능 원리:

센서 자체에는 온도 표류, 영점 오프셋 등 고유 오차가 존재하며, 신호 조정 모듈은 하드웨어 보상 회로와 소프트웨어 교정 알고리즘을 통해 이러한 시스템 오차를 수정하여 신호 정확성을 확보한다.

주요 기술 세부 사항:

온도 보정:

하드웨어 보정: 내부 온도 센서 및 보정 저항, 주변 온도가 변경될 때 (예:23 ℃ ± 5 ℃), 증폭 회로의 이득 또는 편향 전압을 자동으로 조정하여 센서의 온도 드리프트를 상쇄합니다 (예: 힘 센서의 온도 변화당 10 ℃, 드리프트 ≤ 0.005% FS);

소프트웨어 보상: 계수 저장을 교정하여 온도와 오차의 대응 관계를 프로그램에 기록하여 실시간으로 측정 값을 수정한다;

제로 보상 및 교정:

테스트 전 오프로드 제로와 같은 수동 또는 자동 제로 보정 지원, 센서의 제로 오프셋 수정(예: 장기간 사용 후 센서에 하중이 없을 때 출력)0.1μV 신호, 0점 보상을 통해 0으로 귀속);

외부 표준 신호 보정 (예: 알려진 표준 전압 신호를 입력하고 증폭 회로의 이득 정밀도를 보정) 을 지원합니다.

선형 보정: 센서 출력과 실제 물리량의 비선형 관계와 같은 센서 및 증폭 회로의 비선형 오차를 수정하고 세그먼트 보정 알고리즘을 통해 선형 오차를 ± 0.02% FS 이내

장면을 적용하려면 다음과 같이 하십시오.

고온 환경 테스트 (예: 고온 환경 상자 테스트): 온도 변화 범위- 70 ℃ ~ 300 ℃, 온도 보상을 통해 힘값/변위 신호가 온도의 영향을 받지 않도록 해야 한다;

운영 라인과 같은 장기 연속 테스트24시간 품질 검사): 센서 0점은 시간에 따라 천천히 이동합니다. 자동 0점 교정 (100회 테스트당 0회) 을 통해 편차를 수정해야 합니다.

4. 핵심 기능4: 신호 적합 및 변환 (후속 채집 절차 일치)

기능 원리:

센서 출력의 신호 유형 (예: 차동 신호, 단일 신호) 및 폭과A/D 변환기의 입력 요구사항이 일치하지 않습니다. 신호 조정 모듈은 신호 변환 회로를 통해 신호를 A/D 변환기가 수신할 수 있는 표준 신호로 적합합니다.

주요 기술 세부 사항:

신호 유형 변환:

센서의 차등 신호 (예: 대응편 브리지의 차등 출력) 를 단일 신호 (예: 대지 참조 신호) 로 변환하여 대부분의 경우 적합A/D 동글의 입력 요구 사항

전류 신호 지원 (4~20mA)와 전압신호(0~10V)의 변환(일부 외장센서는 전류출력형);

신호폭 펜치: 증폭된 신호폭을A/D 동글의 입력 범위(예: ±10V)는 신호 과부하로 인한 A/D 동글 손상 또는 데이터 오버플로우를 방지합니다.

격려 전원 공급: 응변편식 센서(힘센서, 인신계)에 안정적인 브리지 격려 전원 공급 장치(일반5V 또는 10V), 격려 전압 안정성 ≤±0.01%/h, 문파 ≤1mV, 센서 작업 안정성 확보.

장면을 적용하려면 다음과 같이 하십시오.

외장형 고정밀 스트레칭계 (전류 출력형4~20mA): 신호 조정 모듈을 통해 전류 신호를 0~10V 전압 신호로 변환하고 A/D 변환기를 입력해야 한다.

고배수 증폭 후의 신호 (예:20V): A/D 동글의 입력 범위 (일반 ± 10V) 를 초과하지 않도록 클램프 기능을 ± 10V로 제한합니다.

5. 핵심 기능5: 다중 채널 동기화 수집 제어 (다중 매개변수 측정에 적합)

기능 원리:

만능시험기는 힘값, 변위, 응변 등 여러 통로의 신호 (예: 힘값 통로, 변위 통로, 응변 통로) 를 동시에 수집해야 하며, 신호 조정 모듈은 동기화 제어 회로를 통해 모든 통로의 신호 수집 리듬이 일치하도록 보장하여 데이터의 시간 스탬프 정렬을 실현한다.

주요 기술 세부 사항:

다중 채널 병렬 처리: 지원≥ 3개 채널 (힘, 변위, 응변) 동시 채집, 채널 간 격리도 ≥ 100dB, 채널 간 신호 교란을 피한다;

동기화 트리거 메커니즘: 테스트 시작 신호와 같은 하드웨어 트리거나 소프트웨어 트리거를 통해 모든 채널이 동시에 채집을 시작하고 샘플링 정합성을 보장합니다.≤ ± 1% (예: 1000Hz 샘플링 시 채널별 샘플링 비율 편차 ≤ 10Hz);

데이터 캐시 및 전송: 내장 캐시 모듈 (용량≥1MB），멀티 채널 동기화 데이터를 임시로 저장하여 전송 속도 부족으로 인한 데이터 손실을 방지하고 USB, 이더넷 인터페이스를 통해 컨트롤러로 고속 전송할 수 있습니다.

장면을 적용하려면 다음과 같이 하십시오.

응력- 응변 곡선 그리기: 채집력 값 (응력 계산) 과 응변 데이터를 동기화해야 하며, 채널이 동기화되지 않으면 곡선 변곡점 오프셋 (예: 금속 굴복점 오판) 을 초래할 수 있다.

동적 피로 테스트: 순환 로드 프로세스의 힘 값, 변위 신호를 동시에 수집하여 각 순환의 데이터 분석이 정확한지 확인해야 합니다.

6. 신호 조정 모듈의 성능 지표와 모델 선택 참조

요약

만능 시험기의 신호 조정 모듈은 센서와 데이터 수집 시스템을 연결하는 것이다 "교량" 의 핵심 가치는"신호 정제, 오차 수정, 채집 적합"에 있으며, 측정 시스템의 정밀도와 안정성을 직접 결정한다.주요 기능은 다음과 같습니다.

미약한 신호를 확대하여 식별성을 높인다;

노이즈 간섭을 필터링하여 신호를 깨끗하게 합니다.

온도, 0시 등 시스템 오차를 보상한다;

변환 신호 유형/ 폭, A/D 동글 일치;

멀티 채널 수집을 동기화하여 데이터 연관성이 정확하도록 보장합니다.

모델 선택 시 장치 정밀도 레벨 (예:0.1급 설비는 높은 CMRR, 낮은 드리프트 조정 모듈), 테스트 파라미터 (예를 들어 응변 테스트는 높은 증폭 배수, 낮은 소음이 필요함), 환경 조건 (예를 들어 고온 장면은 강한 온도 보상이 필요함) 을 선택하여 종합적으로 판단해야 하며, 동시에 공장에 모듈의 교정 보고서를 제공하여 성능 지표가 표준에 도달하도록 요구한다.사용 시 모듈의 차폐 접지, 필터 파라미터 설정을 정기적으로 검사하여 모듈 고장으로 인해 테스트 데이터가 왜곡되지 않도록 해야 한다.