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Un sistema típico de acondicionamiento de señal incluye el hardware de acondicionamiento de señal, que funciona como una interfaz entre las señales en bruto y las salidas del transductor y el dispositivo de medición. A su vez, una unidad de acondicionamiento de señal proporciona funciones como amplificación de señal, atenuación, aislamiento eléctrico, filtrado, alimentación, detección de sobrecarga y Hoja de Datos Electrónicos del Transductor (TEDS).
Al decidir qué acondicionador utilizar, debes considerar el tipo de transductor así como los beneficios del acondicionador para el sistema de medición, incluyendo las siguientes características y características críticas.
Número de Canales: Para pruebas multicanal, tener más canales en el acondicionador de señal simplifica el sistema (por ejemplo, una fuente de alimentación o batería para todos los canales acondicionados).
Control de Canal: Para unidades con configuraciones ajustables, el control manual es la forma más fácil de cambiar la configuración. En sistemas automatizados o multicanal, el control por computadora ofrece grandes ahorros de tiempo.
Para sistemas muy grandes, es deseable controlar tantos canales como sea posible desde una sola PC.
La tarea principal del acondicionador de señal es convertir la señal captada en una señal eléctrica de nivel superior. La señal del sensor que se genera puede necesitar ser convertida para ser utilizable y para adaptarse a los diferentes instrumentos a los que está conectada. Cualquier señal de proceso estándar se puede lograr convirtiendo cualquier señal de sensor.
Además de necesitar cubrir el rango de frecuencia de la medición, el filtro analógico de un acondicionador de señal puede eliminar porciones de la señal fuera del rango de interés.
Por ejemplo, las mediciones de sonido en vehículos a menudo tienen un contenido de baja frecuencia muy fuerte por debajo de 20 Hz. Un filtro de paso alto de 20 Hz atenuará la señal por debajo del rango de audio, lo que puede mejorar el nivel de ruido del sistema de medición en frecuencias medias a altas.
Además de filtros ajustables, el acondicionamiento de señal ofrece control de ganancia y otros beneficios:
Ganancia Mínima y Máxima: Al utilizar un sistema de adquisición de datos con rangos de señal de entrada ajustables, el nivel de ruido del sistema de medición completo (desde el transductor hasta el acondicionamiento y la adquisición de datos) se puede mejorar añadiendo ganancia en el acondicionador.
Ajuste de Ganancia Unitaria (Fina): La sensibilidad de un transductor en unidades de ingeniería o voltios varía típicamente de manera significativa entre transductores individuales. Compensar las sensibilidades individuales utilizando el control de ganancia fina en el acondicionador elimina este error.
Hoja de Datos Electrónicos del Transductor (TEDS): Se pueden evitar automáticamente errores significativos de medición cuando el ajuste de ganancia fina del acondicionador se lee desde el soporte TEDS incorporado del transductor.
Rack Multiunidad: Ensamblar un rack para montaje es una forma conveniente de organizar sistemas de medición basados en laboratorio donde todo el acondicionamiento y la adquisición de datos se combinan. Para la mayoría de los acondicionadores de señal, puedes pedir un rack opcional de 19 pulgadas y/o un marco multiunidad, con el cual se puede montar uno o más acondicionadores juntos.
Amplificación de Señal: Aumentar la señal (amplificación de señal) es un proceso bidireccional que se necesita para la digitalización o el procesamiento. Hay dos maneras de amplificar una señal: incrementar la resolución de la señal de entrada o aumentar la relación señal-ruido.
Al utilizar el Sistema DAQ LAN-XI, se le proporciona tecnología Dyn-X para un rango dinámico inigualable.
Para los transductores acústicos, el acondicionamiento de señal añade muchos beneficios, tales como:
Control de Polarización: El principio de funcionamiento del micrófono de condensador se basa en una carga fija. Esta carga se establece, ya sea con un voltaje de polarización externo muy estable, típicamente 200 V, a través de una gran resistencia, o mediante una capa de electreto depositada en la placa posterior del micrófono, en cuyo caso el voltaje de polarización externo debe establecerse en 0 V.
Calibración por inyección de carga (CIC) CIC es una técnica para la verificación en línea de la integridad de toda la cadena de medición, por ejemplo, micrófono, preamplificador y cableado. Incluso los micrófonos alejados de la etapa de entrada/amplificador de acondicionamiento pueden ser verificados.
La filosofía detrás de CIC es que si tenemos una condición conocida (por ejemplo, un micrófono debidamente calibrado) y establecemos una medición de referencia, entonces mientras el valor de referencia no cambie, nada ha cambiado, por ejemplo, la calibración del micrófono seguirá siendo válida.
Las mediciones de sonido a menudo especifican la ponderación A para reflejar la agudeza del oído humano, que no responde de manera uniforme a todas las frecuencias. El uso de filtros analógicos de peso A también puede tener el mismo beneficio de mejorar el nivel de ruido del sistema de medición en frecuencias medias a altas para mediciones en vehículos.
Para medir el sonido con precisión, también se puede especificar la ponderación B, C o D en lugar de la más común ponderación A. Estas ponderaciones adicionales también reflejan la agudeza del oído humano, que no responde de manera uniforme a todas las frecuencias, sino que también tiene una respuesta diferente a diferentes niveles de presión sonora.
En algunas mediciones, como la monitorización de la salud de máquinas según la ISO 10816, la velocidad o el desplazamiento resultan más interesantes que la aceleración de un acelerómetro. Un filtro de integración simple y doble convierte fácilmente una señal de aceleración a velocidad o desplazamiento en el dominio del tiempo.
Convertir a velocidad o desplazamiento en el acondicionador facilita el análisis posterior.
Algunas técnicas de análisis utilizan mediciones de valor eficaz (RMS) o de pico en lugar de la señal de salida «en tiempo real sin procesar». Los acondicionadores con esta capacidad a menudo se llaman «amplificadores de medición» porque proporcionan el parámetro medido necesario sin necesidad de instrumentación adicional.
Además de mostrarse en la pantalla de la unidad, los valores de valor eficaz (RMS) o de pico pueden enviarse a otros dispositivos de medición como un voltaje de CC. Una salida de alarma TTL puede ser enviada desde el amplificador de medición cuando se supera un límite.
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