在上面的簡單示例中，旋轉(zhuǎn)軸的速度是通過使用數(shù)字 LED/光電檢測器傳感器來測量的。固定到旋轉(zhuǎn)軸（例如，電機(jī)或機(jī)器人輪）的圓盤在其設(shè)計(jì)中具有許多透明槽。當(dāng)圓盤以軸的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)槽依次經(jīng)過傳感器，產(chǎn)生代表邏輯“1”或邏輯“0”電平的輸出脈沖。

    這些脈沖被發(fā)送到計(jì)數(shù)器的寄存器，最后發(fā)送到輸出顯示器以顯示軸的速度或轉(zhuǎn)數(shù)。通過增加圓盤內(nèi)的槽或“窗口”的數(shù)量，軸的每轉(zhuǎn)可產(chǎn)生更多的輸出脈沖。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，由于可以檢測旋轉(zhuǎn)的分?jǐn)?shù)，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和精度。那么這種類型的傳感器裝置也可以用于位置控制，其中盤槽之一代表參考位置。
    與模擬信號相比，數(shù)字信號或數(shù)量具有非常高的精度，并且可以以非常高的時(shí)鐘速度進(jìn)行測量和“采樣”。數(shù)字信號的精度與用于表示測量量的位數(shù)成正比。例如，使用 8 位處理器，將產(chǎn)生 0.390% 的精度（256 分之一）。使用 16 位處理器時(shí)，準(zhǔn)確度為 0.0015%（65,536 分之一），即準(zhǔn)確度的 260 倍。由于數(shù)字量的操縱和處理速度非?？?，比模擬信號快數(shù)百萬倍，因此可以保持這種精度。
    在大多數(shù)情況下，傳感器并且更具體地模擬傳感器通常需要外部電源以及某種形式的額外的信號放大或?yàn)V波，以便產(chǎn)生能夠被測量或使用的合適的電信號。在單個(gè)電路中實(shí)現(xiàn)放大和濾波的一種非常好的方法是使用前面提到的運(yùn)算放大器。
    傳感器和轉(zhuǎn)換器的信號調(diào)理
    正如我們在運(yùn)算放大器教程中看到的，當(dāng)以反相或非反相配置連接時(shí)，運(yùn)算放大器可用于提供信號放大。
    傳感器產(chǎn)生的非常小的模擬信號電壓（例如幾毫伏甚至皮伏）可以通過簡單的運(yùn)算放大器電路放大很多倍，以產(chǎn)生更大的電壓信號，例如 5v 或 5mA，然后可以將其放大。用作微處理器或基于模數(shù)的系統(tǒng)的輸入信號。
    因此，為了提供任何有用的信號，傳感器輸出信號必須使用電壓增益高達(dá) 10,000 和電流增益高達(dá) 1,000,000 的放大器進(jìn)行放大，信號的放大與輸出信號的精確再現(xiàn)呈線性關(guān)系。輸入，只是幅度發(fā)生了變化。
    那么放大是信號調(diào)理的一部分。因此，當(dāng)使用模擬傳感器時(shí)，通常在使用信號之前可能需要某種形式的放大（增益）、阻抗匹配、輸入和輸出之間的隔離或?yàn)V波（頻率選擇），而這可以通過運(yùn)算放大器方便地執(zhí)行。
    此外，當(dāng)測量非常小的物理變化時(shí)，傳感器的輸出信號可能會(huì)被不需要的信號或電壓“污染”，從而妨礙正確測量所需的實(shí)際信號。這些不需要的信號被稱為“噪聲”。正如我們在有源濾波器教程中討論的那樣，通過使用信號調(diào)節(jié)或?yàn)V波技術(shù)可以大大減少甚至消除這種噪聲或干擾。
    通過使用低通、高通甚至帶通濾波器，可以減少噪聲的“帶寬”，僅留下所需的輸出信號。例如，來自開關(guān)、鍵盤或手動(dòng)控制的許多類型的輸入不能快速改變狀態(tài)，因此可以使用低通濾波器。當(dāng)干擾處于特定頻率（例如電源頻率）時(shí)，可以使用窄帶抑制或陷波濾波器來產(chǎn)生頻率選擇濾波器。    典型運(yùn)算放大器濾波器

    傳感器和換能器濾波器
    如果濾波后仍然殘留一些隨機(jī)噪聲，則可能需要采集多個(gè)樣本，然后對它們進(jìn)行平均以給出最終值，從而提高信噪比。無論哪種方式，放大和濾波在“現(xiàn)實(shí)世界”條件下將傳感器和換能器與微處理器和基于電子的系統(tǒng)連接方面都發(fā)揮著重要作用。
    在下一篇關(guān)于傳感器的教程中，我們將了解位置傳感器，它測量物理對象的位置和/或位移，即從一個(gè)位置到另一個(gè)位置特定距離或角度的移動(dòng)。