测控电路第5版_CH1绪论

第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(1)

一、模拟式信号
(一)非调制信号
x 2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
t
举例： 温度信号； 流量信号； 力信号
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(2)
(二)已调制信号 例：用电感传感器测量工件轮廓形状 几个重要概念： 1、载波频率（carrying frequency) 2、载波信号（carrying signal) 3、调制信号（modulating signal) 4、已调信号（modulated signal) 5、调幅信号（amplitude modulated signal) 6、调频信号（frequency modulated signal)
锁 存 器
锁 存 指 令
计 算 机
电路
辨向电路
指令传感器 手动采样
图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(7)
测量电路 传感器 扰动量
给定 机构
设定 电路
放大 电路
转换 电路
执行 机构
被控 对象
输 出
控制电路
图1-8 开环控制系统的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(8)
模拟电 压输入
美国Motorola公司
双积分型 A/D转换器
数字电 压输出
http://hi.baidu.com/diydz/blog/item/a1a3c81f605cf4f6e0fe0ba2.html
第四节 测控电路的类型与组成(5)
数字测量电路例子
光源
柱面镜
狭缝
光电接收元件
光学码 盘将转 轴的转 角转换 为数字 代码输 出
被测对象： 被测信号： 室内空气
温度
http://112.90.145.242/gree_product/jyktxx.jsp?seid=1003#3
温度传感器 --- 热电阻、热电偶或集成温度传感器 AD590 设定温度 操作过程：实际温度 热敏电阻 电信号 信号调理 控制和显示 空调机
谢谢光临
Thanks for listening
请提问
Question, please
远程测控
航空航天
智能化小区测控系统
http://w1.ehomecn.com/Article/znjjxw/hyxw/200905/12442.html
http://w1.ehomecn.com/Article/znjjcp/cpjs/200905/12440.html
第一节 测控电路的功用(2)
第二节 对测控电路的主要要求(2)

影响测控电路精度的主要因素有哪些？ 其中那几个因素是最基本的？
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
第二节 对测控电路的主要要求(3)

为什么说测控电路是测控系统中最灵活 的环节，它体现在哪些方面？
1、模数转换与数模转换 2、信号形式的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算
自动控制原理
测控电路设计
模拟电子技术
数字电子技术
主要内容和学时安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第八章 绪论 信号放大电路 信号调制解调电路 信号分离电路 信号运算电路 信号转换电路 习题课 2学时 6学时 6学时 6学时 4学时 4学时 2学时
从信号的测量、 变换和控制出发， 侧重于： 测控系统电路； 电路结构和芯片 外特性及应用； 各单元电路之间 及与系统之间的 相互关联；
第三节
3
测控电路的输入信号 与输出信号(3)
磁芯
x
2
线圈
O
uc
x uc
O
t a)
1
测杆
x us x us
O
t b)
t
4
被测工件
c)
图1-4 调幅信号
图1-3 用电感传感器测量 工件轮廓形状
第三节

测控电路的输入信号 与输出信号(4) 二、数字式信号 （一）增量码信号(光栅) （二）绝对码信号 （三）开关信号
电流输出线，总共要接4根线，称之为 四线制变送器。传感器是能够受规定的被测量并
按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或 装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。 当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
电流输出可以与电源公用一根线 （公用VCC或者GND），可节省一根线， 变成三线制变送器。
课程学时安排和成绩评定
学时：38/32/6；学分: 2 成绩评定：考试（70%）+平时（30%）[考勤10%；作业10%；实验10%]；
参考书籍
-测控电路（第5版），张国雄，机械工业出版社； -现代测控电路，李刚，高等教育出版社； -测控电路及装置，孙传友等，北京航空航天大学出版社。
本课程与其他课程的关系
第一章主要内容 第一节 第二节 测控电路的功用 对测控电路的主要要求
第三节
第四节
测控电路的输入信号与输出信号
测控电路的类型与组成
第五节
测控电路的发展趋势
第一节 测控电路的功用(1)
轿车测控系统
工业测控系统集成
军用测控系统
http://www.topelec.com.cn/case/index.asp?id=32

动手找：
找出几个你身边的测控电 路的应用实例，试着问几 个为什么。
第五节 测控电路的发展趋势 优质化(高精度、高稳定性、高灵敏度) 集成化与微型化 数字化 通用化、模块化



测控管一体化
智能化与网络化
本章小结
应掌握的主要内容：

测控电路在测控系统中的作用和位置； 测控电路中信号的特点； 测控电路的基本组成；
扰动
给定 机构
设定 电路
比较 电路
放大 电路
校正 转换 电路 电路
执行 机构
被控 对象
输出
控制电路
传感器
图1-9 闭环控制系统的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(9)

测量电路的输入信号类型对其 电路组成有何影响？试述模拟 式测量电路与增量码数字式测 量电路的基本组成及各组成部 分的作用。 为什么要采用闭环控制系统？ 试述闭环控制系统的基本组成 及各组成部分的作用。
第四节 测控电路的类型与组成(3)
传 感 器
量 程 切 换 电 路
放 大 器
解 调 器
信 号 分 离 电 路
运 算 电 路
模 数 转 换 电 路 电 源
计 算 机
显 示 执 行 机 构 电路
振 荡 器
图1-6 模拟式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(4) 数字电压表例子
单片3 1/2位 A/D转换器 驱动共阴极 LED （数码管）显示 器的 BCD 码—七段码译码器
检测器具：
第一节 测控电路的功用(5)
传感器 测量控 制电路 执行机构
信号放大;信号调制解调； 信号分离；信号运算； 信号转换；信号控制。
图1-1
测控系统的组成和应用
第二节 对测控电路的主要要求(1)
GB—强制国标；GBT—推荐国标

精度高 响应快 转换灵活
GBT 13283-2008 工业过程测量和控制 用检测仪表和显示仪表精确度等级
测控电路中的信号制
KMM可编程调节器结构框图
信号传输方式
由于测控系统的变送器是现场仪表，输出信号要送到控制室中。 信号的传输方式有三种：两线制、三线制和四线制
International Electrotechnical Commission 国际电工委员会
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号 (6) 变送器需要两根电源线，加上两根
码盘
传感器 系统
光学码盘测角仪原理框图 光学码盘测角仪原理框图
http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20090510/1881698/
第四节 测控电路的类型与组成(6)
显 示 执 行 机 构
传 感 器
放 大 器
整 形 电 路
细 分 电 路
脉转 冲换 当电 量路
计 数 器

测控电路的发展趋势
本章习题
1. 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率 都离不开测量与控制技术？ 2. 试用熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活 与各种工作中的广泛应用。 3. 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 影响测控电路精度的主要因素有哪些？其中哪几个因素 是最基本的？ 4. 为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节？它体现 在哪些方面？ 5. 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述 模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及 各组成部分的作用。 6. 为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本 组成及各组成部分的作用。
总复习
2学时
32
课内学时
第一章 学习要点
1.来自百度文库控系统的作用;
2.现代测控系统的构成;
绪论
只有通 3.正确理解单元电路分析与整体电路设计之间的关系及整体 过足够的实 验和仿真实 电路设计主要考虑的问题; 践，才能提 4.掌握自上而下的系统设计方法和明确单元电路之间、单元 高实际动手 能力，更好 电路与系统之间的关系。 地掌握书本 学习方法 知识，更加 自信地面对 1.理论联系实际，重视实验、课程设计等实践活动; 就业的激烈 2.结合常用测控电路，学生自行搭建、焊接和调试电路模块; 竞争。 3.针对常用测控电路在测控系统中的位置，正确理解测控电 路的功能和作用;
4-20mA电流本身就可以为变送器供电。 变送器在电路中相当于一个特殊的负载， 特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA 之间根据传感器输出而变化。显示仪表只 需要串在电路中即可。这种变送器只需外 接2根线，因而被称为两线制变送器。
第四节 测控电路的类型与组成(1)

一、测量电路的基本组成
(一)模拟式测量电路的基本组成
在工业生产领域的应用； 在日常生活中的应用（家用电器、办公商 务、智能楼宇和医疗卫生系统）；
在陆海空交通领域的应用;
在国防领域的应用；
在航空航天领域的应用……
小区智能化控制系统集合了楼宇可视对讲 、门禁系统、周边防范、停车场自动管理、电 子巡更、防盗报警于一体，实现小区一体化安 防管理和卡通用，大大提高了家庭防范的灵活 性及可靠性。
第一节 测控电路的功用(3)
为什么说在现代生产中提高产 品质量与生产效率都离不开测 量与控制技术？ 试举例说明测量与控制技术在 生产、生活与各种工作中的广 泛应用。 测控系统由那几部分组成？


动手找： 找出几个你身边的测控 电路的应用实例，试着 问几个为什么。

第一节 测控电路的功用(4)
例：空调机测量控制室温
高的输入阻抗和低的输出阻抗
输入阻抗 input impedance 仪器仪表输入端之间的阻抗。 输出阻抗 output impedance 仪器仪表输出端之间的阻抗。 负载阻抗 load impedance 与仪器仪表输出端连接的所有装置及连 接导线的阻抗总和。

可靠性与经济性
时间常数 time constant ： 在一阶线性系统中，由阶跃或脉冲输入引起 的变化，输出完成总上升或总下降的 63.2% 所需的时间。 阶跃响应时间 step response time ： 当输入产生阶跃变化时，输出由 初始值第一次到达最终稳态值与初始稳态值之差的规定百分数 时的时间。
测控电路设计 课程性质与任务
本课程是“测控技术与仪器”专业的专业课程。主要研究测控 系统中的电路问题,阐述如何在电子技术与测量、控制之间架起一座 桥梁。 学生需学会如何在测量和控制中运用电子技术，如何与光、机、 计算机紧密配合，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵和测控任 务的其它要求来选用电路、设计电路。
(二)数字式测量电路的基本组成

二、控制电路的基本组成 (一)开环控制 (二)闭环控制
第四节 测控电路的类型与组成(2)
模拟调速系统例子
速度调节器 电流调节器
给定
由模拟运放构成PI或PID电路
霍尔传感器 放大滤波 测速电机
http://www.gfang.cn/lunwen/show.asp?infoid=422
4位二进制码盘
1111 1110 1101 1100 1011 1010 0000 0001 0010 0011 0100
0101 1001
1000 0111 0110
6位二进制码盘
图1-5 码盘
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(5)
信号制是在成套系列仪器仪 表测控电路中，各个单元的输入、 输出信号采用何种统一的联络信 号问题。 电模拟信号种类： 直流电压 (电流)，交流电压(电流)； 1973年4月IEC第65次技术委 员会通过的标准规定了国际统一 信号：过程控制系统的模拟直流 电流信号为4～20mA，模拟直流电 压信号为1～5V；国内统一信号： 4～20mA，1～5V； 0～10mA， 1～10V。