数字量与模拟量.doc

模拟量

定义解释

模拟

模拟量

量是指变量在一定范围连续变化的量也就是在一定范围（定义域）内可以取任意值.数字量是分立量不是连续变化量只能取几个分立值二进制数字变量只能取两个值。

研究领域

一般模拟量

一般模拟量是指现场的水位、水位、出口压力和出口流量等模拟量,需要通过多路复用芯片完成多路数据的采集和模数转换器完成模拟量和数字量的转换,再将采集的数据给处理。

模拟电子技术

研究的是连续信号称为模拟量.数字电子技术研究的是断续信号称为数字量.根据这一点提出问题：大家非常熟悉也都会用的它的数据是连续的还是断续的。

AD转换器

AD (模数转换器)的作用是从信号加工放大器输入的0~5V的直流电信号通常称为模拟量,可用无限长的数字来表示,如4.8213.…(V),计算机处理这些模拟量,只能处理有限长度的量,我们称之为数字量。

量测压

量测值值、有功功率、无功功率、温度和变压器抽头位置等均用量测值表示与状态量（也称逻辑量）对照也称为模拟量。因日立仪器吸取试剂时并不是按参数设置的体积吸取,而是要多吸一部分(此部分称为模拟量),此种设计的目的是为了防止试剂被稀释。工作模式比较人们把连续变化的称为模拟量.指针式的指针偏转可随时间作连续变化,并与输入量保持一种对应关系,故称之为模拟式万用表(VOM)。

遥测

遥测——反映电力系统及设备的运行状态如有功功率、无功功率、电压、及频率等也称为模拟量.电量——这是功率对时间的积分量主要用于统计与记帐。

数字量和模拟量的区别

数字量

在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。把表示数字量的信号叫数字信号。把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。

例如：

用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时，每送出一个零件便给电子电路一个信号，使之记1，而平时没有零件送出时加给电子电路的信号是0，所在为记数。可见，零件数目这个信号无论在时间上还是在数量上都是不连续的，因此他是一个数字信号。最小的数量单位就是1个。

模拟量

在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。把工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。

例如：

热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳，所以测得的电压信号无论在时间上还是在数量上都是连续的。而且，这个电压信号在连续变化过程中的任何一个取值都是具体的物理意义，即表示一个相应的温度。

转换原理

1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波。

根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。

一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。

2. 模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的过程。模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器，使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。

众所周知，在控制系统中有两个常见的术语，“模拟量”和：开关量“不论输入还是输出，一个参数要么是模拟量，要么是开关量。

模拟量：控制系统两的大小是一个在一定范围内变化的连续值。比如温度，从0—100度，压力从0-10Mpa，液位从1—5米，电动阀门从开度0----100%，等等，这些都是模拟量。

开关量：该物理量只有两种状态，入开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和打开，电磁阀的通和

断，等等。

对控制系统来说，由于CPU是二进制的，数据的每位只有“0“和“1”两种状态，因此，开关量只要用CPU内部的一位即可表示。比如：用“0”表示开，用“1”表示关，而模拟量则根据精度，通常需要8位到16位才能表示一个模拟量。

最常见的模拟量是12位的，即精度为2—12，最高精度约为万分之二点五。当然，在实际的控制系统中，迷你两的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制，通常不可能达到那么高。

开关量仅有两种相反的工作状态，例如高电平和低电平，继电器线圈的通电和断电，触点的接通和断开，PLC可以直接输入和输出开关量信号，有的PLC（例如西门子S7系列）将开关量称之为数字量。

模拟量是连续变化的物理量，例如电压、温度，压力和转速等PLC，不能直接处理模拟量，需要用模拟量输入模块中的A/D转换器，将模拟量转换为与输入信号成正比的数字量。PLC中的数字量（例如：PID控制器的输出）需要用模拟量输出模块中的D/A转换器将他们转换为与相应数字成比例电压或电流，供外部执行机构（例如电动调节阀或变频器）使用。

那么什么是开关量，什么是模拟量？

开关量不是通电，就是断电，或称为0或1，0代表通电，1代表断电。例如：按钮，开关，时间继电器，过电流压力继电器，这类属于输入，输出的有接触器，继电器，电磁阀等。

模拟量是一种连续变化的量，例如：输入的有：传感器（好多种）输出的有：伺服电动机，电磁阀，距离，速度，等控制信号。换句话说：开关量是真实的物体，而模拟量是一个虚拟物体，比如在电脑上画画等等。

数字量是0和1，就是输入输出I/O只有一个，而模拟量是变化量，比如压力，电压，温度的监控，它是一个过程，通常需要字或字节的出入输出。

开关量包括开入量和开出量，是数字信号，只有0和1两种状态，开入量来自保护装置外部的接点，供保护装置使用，开出量是保护装置向外部提供的接点，供给外部设备的，如开关跳闸等。