传感器有源信号与无源信号的区别

出处:网络整理 发布于:2025-04-24 17:25:19

  传感器信号可分为有源信号(Active Signal)和无源信号(Passive Signal),二者的主要区别在于是否需要外部供电才能工作,以及输出信号的性质。
  1. 基本概念
  类型定义典型传感器
  有源信号传感器需要外部电源供电,并主动输出电信号(如电压、电流或数字信号)压力变送器、光电传感器、热电偶(带变送器)
  无源信号传感器无需外部供电,其输出信号是被动变化的物理量(如电阻、电容、电感等)热电阻(RTD)、应变片、电位器光敏电阻
  2. 区别
  对比项有源信号无源信号
  是否需要外部电源? 需要(如24V DC、5V DC等) 不需要
  输出信号类型电压(0-10V)、电流(4-20mA)、数字信号(RS485、CAN)电阻、电容、电感等被动参数
  信号处理可直接接入PLC、DAQ等设备通常需要桥路、放大电路或激励源
  抗干扰能力较强(如4-20mA抗干扰好)较弱(易受线路阻抗影响)
  典型应用工业自动化、过程控制温度检测、应变测量、位置检测
  成本较高(含信号调理电路)较低(仅敏感元件)
  3. 典型示例
  (1)有源信号传感器
  压力变送器:输入24V DC,输出4-20mA信号
  光电开关:输入12-24V DC,输出PNP/NPN开关信号
  热电偶(带变送器):输出标准4-20mA或0-10V信号
  (2)无源信号传感器
  热电阻(RTD,如PT100):电阻值随温度变化(需外部激励电流测量)
  应变片:电阻值随形变变化(需惠斯通电桥测量)
  光敏电阻:电阻值随光照变化
  4. 信号处理方式
  (1)有源信号
  通常可直接连接至PLC、DCS或数据采集卡(DAQ)
  工业常用标准信号:
  模拟量:4-20mA(抗干扰强)、0-10V
  数字量:RS485、CAN、I2C、SPI
  (2)无源信号
  需要额外电路转换为可用信号:
  电阻型(如RTD、应变片)→ 恒流源激励 + 电压测量
  电容/电感型(如接近开关)→ 振荡电路 + 频率测量
  典型测量方法:
  惠斯通电桥(用于应变片、RTD)
  分压电路(用于电位器、光敏电阻)
  5. 如何选择?
  场景推荐信号类型原因
  长距离传输有源(4-20mA)抗干扰强,信号衰减小
  高精度测量有源(带变送器)减少外部噪声影响
  低成本方案无源(如RTD)仅需敏感元件,电路简单
  高频动态测量有源(数字输出)响应快,可直接数字处理
  高温/恶劣环境无源(如热电偶)无需供电,可靠性高
  6. 总结
  有源信号:需要供电,输出标准电信号,抗干扰强,适合工业自动化。
  无源信号:无需供电,输出被动参数(电阻/电容等),需额外电路处理,适合低成本或简单检测。

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