现代测控技术复习

测控仪器或测控系统按照任务的不同，可以分为三大类，即检测系统、控制系统和测控系统。

现代数据采集系统是使用微机控制多路数据自动检测或巡回检测，并能对数据进行存储、处理、分析、计算以及从测试数据中提取有用信息供显示、记录、打印或描绘的系统.

遥测(遥感)数据采集系统

如果被测对象信号源远离数据采集系统或计算机，或超出人们能进入的区域，如运载火箭、海洋深处或危险区域，则需要采用遥测或遥感技术。

遥测(遥感)系统的组成框图如图1-3所示。

图1-3遥测(遥感)系统的组成框图

开关量输入通道的功能是将现场的开关信号或仪表中的各种继电器状态按电信号有选择地送入计算机，以定时记录或检测过程中某些设备的状态。

开关量输出通道可以实现越限报警和开关量控制。它的主要性能是输出的开关信号与被控对象的要求应匹配。

计算机控制系统的类别

程序控制系统

直接数字控制系统DDCS

计算机在参加闭环过程控制时，完全替代系统控制器，并用它的输出量直接控制调节阀等执行机构。

监督控制系统SCCS(SuperviseComputerControlSystem)。计算机在控制系统中不仅直接参加控制，而且检测生产工艺信息，起监督和管理作用。

集散控制和分布式控制系统TDCS＆DCS(TotalDistributedControlSystem＆DistributedControlSystem)。

计算机测控系统的基本类型

1.基本型

图1-7计算机测控系统的基本形式

2.标准通用接口型

1)GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）测试系统

图1-8GPIB通用接口测试系统

2)VXI总线系统

3.闭环控制型

计算机测控系统的组成

计算机测控系统可以分为硬件和软件两大部分。

现代测控技术的发展趋向

1.系统功能的综合性

2.智能化

3.系统化及标准化

现代测控系统的组成方式:根据所采用的微处理器的类型，可分为1．通用系统

指的是采用通用的微机系统及通用的测控模块（板卡）构造的测控系统。

具有这些特性的PC机目前主要有两种，一种是工业控制计算机（简称工控机），另一种是PC104计算机。

2．专用系统

所谓专用系统，指的是根据测控系统的设计指标要求，以专用的微处理器为核心设计专用的微机硬件平台，并根据设计的微机硬件平台设计相应的测控硬件模块，从而构造出测控系统的专用硬件平台。3．混合系统

所谓混合系统，指的是采用专用系统与通用系统相结合的模式构造的测控系统。通常情况下，专用系统与通用系统具有明确的分工，并具有主从关系。

嵌入式微机系统：将微机系统直接嵌入到应用系统之中，此时计算机成为应用系统的智能核心。

基于通用微处理器的嵌入式微机系统（通用微处理器的典型代表为

X86架构的微处理器系列。）

基于专用微处理器的嵌入式微机系统：1．基于单片机的嵌入式微机系统2. 基于数字信号处理器（DSP）的嵌入式微机系统3．基于ARM 架构微处理器的嵌入式微机系统

ISA并行总线及接口标准

串行总线及接口标准

1．RS-232C标准2．RS-422A标准3．RS-485标准4．20mA电流环标准

自动检测系统的硬件配置

自动检测系统的硬件由微型计算机（微型计算机是自动检测系统硬件的核心。）、检测通道（自动检测系统中与计算机同等重要的硬件组成部分，是实现自动检测系统中计算机与被测对象交互作用的桥梁，用于将被检测对象的各种物理量变换成能被计算机识别和处理的数字量。）、人机通道（人机接口实现自动检测系统中的计算机与管理人员交互作用的桥梁。）和相互通道（通信接口，是实现自动检测系统中的计算机与上层管理计算机（如主站）交互作用的桥梁。）组成。

自动检测系统的软件配置

1．操作系统软件2．应用软件

模拟量输入通道设计主要应考虑以下几个问题：1.信号调理（将传感器输出的初次电信号转换成符合计算机或模/数转换器输入要求的信

号。）。2.多路被测信号的转换（实现多路信号切换的器件是模拟多路开关。）。3.模/数转换器方式的选择（一类是标准的A/D转换器，另一类是电压/频率（V/F）转换器，

）。4.电源配置与干扰隔离（(1)电源隔离。可通过DC/DC变换器实现。

(2)模拟信号传输环节隔离。可通过隔离放大器实现。(3)数字信号传输环节隔离。可通过光电耦合器件实现通道的数字量输出与计算机的数字量输入之间的隔离。）。

数字量输入通道设计

根据被测数字信号的特性，几种常见的数字量输入通道的结构如图3-27所示。

图3-27几种常见的数字量输入通道结构

图3－27（a）是针对非TTL电平的开关信号的输入通道结构，首先

需要将信号电平放大或变换成TTL电平。另外，由于开关器件的机械特性，使得开关信号经常会出现前沿或后沿的抖动，而且抖动次数和持续时间可能会存在较大的差异。

图3-28两种常见的去抖电路

(a)双稳态去抖电路；(b)RC滤波去抖电路

1．开关量的采集方法：计算机对开关量数据的读取方式一般有查询方式和中断方式两种。

2．频率量的采集方法

频率量的采集实际上是确定频率量信号的频率值或周期值。一般是通过计算机内置的或扩展的可编程定时器/计数器（如8253/8254可编程定时器/计数器）等专用接口电路实现频率或周期的测量的。

自动检测系统中常见的干扰

1．从干扰的来源划分：（1）内部干扰。（2）外部干扰。

按干扰出现的规律划分：（1）固定干扰。（2）随机干扰。

干扰隔离技术从工作原理上通常可分为光电隔离与电磁隔离。

计算机控制系统的一般构成

将控制器由数字控制器来实现，就组成了一个典型的计算机控制系