计算机测控技术复习课

IOUT1 IOUT2
R =(1024/1000)*R
F-
+
VOUT
D0
D1
D2
D9
。。。
RF/9
R
2R
2R
2R
2R
R
I0 R
I1 R
I2 。。。 I3 I
Vi
节点0
节点1 计算节机测点控2技术复习课节点9
数字量输入/输出通道
❖ 数字量表示的测控信息
常见的数字量信息：开关量、脉冲量和数码 。
开关量是指一位的状态信号：如阀门的闭合与开 启、电机的起与停、触点的接通与断开、指示灯 的亮与关等；
脉冲量是指许多数字式传感器将被测物理量值转 换为脉冲信号，如转速、位移、流量的数字传感 器产生的数字脉冲信号；
数码是指成组的二进制码，如用于设定系统参 数的拨码开关等 数字量的共同特征计：算机在测控幅技术值复习课与时间上均为离散的
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模拟量Baidu Nhomakorabea入通道
❖ 选用采样保持器 如果采样保持器的捕获时间为TAC、孔径时间 为TAP、A/D转换时间为tc，为使孔径时间造成 的误差小于1LSB，则输入信号的最高频率： fmaxtAP•1•2m1
而满足采样定理的输入信号最高频率为：
fmax2•(TAP1TACtc) 计算机测控技术复习课
小输入值为U min，灵敏度为 ，可得D/A转换
器的字长 n1lo2g(Uma xUmin)
❖ D/A转换器中数据寄存器的作用 ❖ D/A转换器中配置二级寄存器的用途 ❖ D/A构成程控放大器
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采用D/A构成程控放大器
❖ 采用D/A的电阻网络构成程控放大器的输
入电阻
IOUT1
R
值的检测和输入。 （2）实时控制决策：对采集的数据进行分析和处理，按预
定的控制策略决定采取何种控制行为。 （3）实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出实时
控制信号，完成系统控制任务。 实时的含义是指信号计的算机输测入控技、术复计习算课 和输出都要在一定的时间 间隔内完成。
模拟量输入/输出通道
传感器 寄存器
调理电路
采集电路
模拟量输入通道
D/A转换
调理电路
模拟量输出通道
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至测控计算机
显示器 记录器 执行机构
模拟量输入通道
❖ 调理电路
将传感器输出信号变换为适合采集 系统输入的信号，这样的功能电路称为 调理电路。包括：信号放大、滤波、零 点校正、线性化处理、温度补偿、误差 校正和量程切换等功能电路都可统称为 信号调理（Signal Conditioning）
模拟输入通道
❖ 不选用采样保持器
设输入信号为Ui=Umcosωt 则输入信号的最大变
化率为： ddU it maxUm2fUm
又设信号正负峰值正好达到A/D的正负满量程，
而A/D的位数（不含符号位）为m，A/D转换时间
为tc，为确保转换周期内信号变化不超过1LSB，
则信号最高频率：fmaxtc
1
••2m1
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模拟量输入通道
❖ 采集电路的参数设计与选择
多路开关
采样保持
A/D转换
(1)多路开关
理想的多路开关开路电阻为无穷大，接通时的 导通电阻为零。由于实际开关存在导通电阻，为了 减小多路开关导通电阻对信号传输精度的影响，就 要求后面的负载输入阻抗足够大。
(2)采样保持
在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化， 以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之 前加入采样保持器。计算(孔机测径控技时术复间习课、捕获时间)
计算机测控技术 复习课
2009.6
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计算机测控技术
❖ 绪论 ❖ 模拟量输入/输出 ❖ 数字量输入/输出 ❖ 测控人机接口 ❖ 测控通讯接口 ❖ 测量信号处理 ❖ PID控制算法 ❖ 抗干扰设计
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绪论
❖ 什么是计算机测控系统？
计算机测控系统是以计算机为核心、测控 一体化的系统，这种系统对被测对象的控制是 依据对被测对象的测量结果决定的。
n1lo2(1 g D 1 0)lo2(1 g 0.0 10 )7 5.65
因此，取A/D转换器字长为8位。 ❖ 应掌握十进制A/D转换与二进制A/D转换分辨
率的等价关系
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模拟量输出通道
❖ D/A转换器输出一般都通过功率放大器推动执 行机构。设执行机构的最大输入值为U max ，最
-F
IOUT2
+
VOUT
D0
D1
D2
D3
Vout = －B*（Vi/16）
R
2R
2R
2R
2R B=b3*8+b2*4+ b1*2+ b0*1
R
I0 R
I1 R
I2 R
I3 I Vi
节点0
节点1 计算节机测点控2技术复习课节点3
采用D/A构成程控放大器应用
❖ 采用DAC7520十位D/A转换器构成9~9.999倍 程控转换器，步进量为0.001
传感器信号 前置放大 滤波电路
至采集电路
问题：放大器为什么往往计算前机测置控技？术复放习课在滤波器后有什么缺点?
模拟量输入通道
❖ 混叠失真与抗混叠滤波器 ❖ 当输入信号的最高频率>1/2采样频率，那
么。。。。 ❖ 消除混叠失真的条件：1）被采样信号是带限
信号2）采样频率大于被采样信号最高频率2 倍。 ❖ 数字滤波是否能够消除混叠
模拟量输入通道
❖ A/D转换器的选择 (1)精度：应高于传感器精度一个数量级； (2)分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范
围确定； (3)转换速率：根据输入信号的频带确定。
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模拟量输入通道
❖ A/D转换器的选择
（1）字长选择
如果输入信号的动态范围[Ymin，Ymax]，要求的灵
❖ 计算机测控系统的基本组成
测控计算机、测控通道（模拟量输入/输出通 道、数字量输入/输出通道）、外部设备（人 机接口设备、打印机、通信设备…）、测量与 执行机构。
❖ 测控计算机可实现计算的机测主控技术要复习功课 能：。。。
计算机测控系统的工作步骤可以归纳为三步： （1）实时数据采集：通过测量变送装置完成被控量的瞬时
敏度为 y(如：xx mv/bit)，则A/D转换器的位数由
下式确定：nlo2g(1ymaxyymin)
（2）分辨率定义为：
D
2n11
1 2n
例如8位A/D 分辨率为：D28110.0039215
如果要求分辨率D0
求计算A机测/D控技转术复换习课器的字长：n
lo
g2(1
1 D0
)
模拟量输入通道
❖ 例如，某温度控制系统的温度范围为0至 200℃，要求分辨率为0.005(即相当于1℃)， 可求出A/D转换器字长