Signalkonditioneringen

Signalkonditionering avser processen att förbereda signaler från sensorer så att de kan hanteras av mätinstrument, datainsamlingssystem eller digitala processer. Målet är att förbättra noggrannhet, dynamiskt omfång, brusreducering och kompatibilitet mellan sensorskiktet och efterföljande elektronik. Signalkonditionering omfattar ofta förstärkning, filtrering, impedansanpassning, galvanisk separation och linjerisering.

Vanliga tekniker och komponenter i signalkonditionering är instrumentation amplifiers eller programmerbara förstärkare som ger rätt förstärkning och hög ingångsimpedans, samt låg eller balanserad utgång. Filtrering används för att ta bort oönskat brus och för att förbereda signalen inför sampling, exempelvis anti-aliasing-filter, lågpass- eller högpassfilter beroende på mätomfång. Impedansmatchning används för att minimera mättnad och felkällor mellan sensor och mätvärde, medan isolation (galvanisk separation) skyddar utrustningen och minskar jordsladdar och störningar. Linjärisering och temperaturkompensation används när sensorn är icke-linjig eller utsatt för temperaturvariationer; exempel är termoelement och RTD-sensorer som ofta kräver rättad offset och referenskalkyler.

Sensorer som ofta kräver signalkonditionering inkluderar termoelement, RTD:er, tryck-, position- och accelerationssensorer samt fältbuss- eller industriella signaler. Front-end-konditionering kopplas vanligtvis till en ADC eller datainsamlingsenhet och kan innefatta spärrningar för dynamiskt omfång, tidsfördröjningar och kalibrering.

Designen fokuserar på att minimera brus och drift, hantera EMI- och temperaturvariationer samt säkerställa att signalen är kalibrerbar och kompatibel med standarder för mätteknik. Signalkonditionering är därmed en grundläggande del av moderna mätsystem och instrumentering.