测控电路内容：第一章绪论

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1、第一章测控电路设计实用技术基础测量与控制是认识客观世界和顺应客观规律的必不可少的重要手段。现代生产为了保证产品质量和提高生产效益，必须对生产过程进行严格控制，而要实现这种控制，就必须对生产过程的各种参数和状态进行实时有效的测量。因此，测量是控制的基础，控制离不开测量。实际上，在科学技术高度发达的今天，测量与控制已经渗透到工业、农业、国防、科学研究和现代社会生活等各个领域。由于目前电参量在信息转换、处理、传输、存储等方面具有较成熟的技术和手段，多数物理量的测量和控制以电参量的形式进行，故测量和控制电路在

2、测控系统中具有不可替代的作用1.1测控电路的作用与基本组成现代测控系统常见的基本构成如图1-1所示。测控系统的最前级为传感器，其作用是将各类被测量转换成与之具有一定函数关系的电量（通常为电压）；但是，传感器的输出信号一般都很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测量电路即信号调理及数字化等电路将它放大，剔除噪声，选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，形成为计算机能够识别及处理的信号；计算机系统的作用是对数字化了的被测信号进行计算、定标、误差校正或自校准等处理，一方面，经处理的测

3、量结果由显示输出系统显示，由记录系统打印、绘图或由报警系统给出报警信息；另一方面，经算法运算过的控制信号经控制电路驱动执行机构，对测控对象进行控制。通常我们将测量电路和控制电路统称为测控电路，它已融入测控系统的各个环节，并在其中发挥重要的作用，可以说离开测控电路，测控系统是无法实现的。图1-1测控电路在现代测控系统中的作用和位置计算机系统测控对象传感器测量电路控制电路执行机构显示系统记录系统报警系统测量电路担负着信号二次变换的重任，其实质是电位或波形变换，其主要功能是放大有用信号，抑制传感器输出信号中

4、的噪声，并将放大后的信号进行数字化；控制电路担负着实现控制功能的输出驱动信号的重任。由于被测和被控物理量及其相应传感器和驱动器的多样性，与此相应的测量与控制电路必然具有多样性，因此测控电路在设计上灵活性很强。从测量准确度的角度来说，测量电路位于系统获取信息的最前级，对测量的准确度起决定作用，控制电路处于系统对控制装置的前级，直接影响控制的准确性及精度，二者均为现代测控系统的关键点，也是设计测控系统的难点，在现代测控技术中占据极其重要的地位。1.1.1对测控电路的主要要求测控系统对测控电路的基本要求可以

5、概括为高精度、高灵敏度、高分辨力、快响应和高可靠性。有时还有一些其他要求，如量程和经济性等。1．精度高38　　对于测控电路，高精度是主要指标之一，准确地测量被测对象的状态与参数，是可靠、精确控制的基础。为实现高精度，测控电路应具备下列性能。1）低噪声与高抗干扰能力在精密测量中，传感器输出信号的变化往往是很微小的。要精确测得被测参数的微小变化，必须要求电路具有低噪声与高抗干扰能力，包括：*合理设计电路，合理布线与接地，选用低噪声器件，采取适当的隔离与屏蔽等。*对信号进行调制，合理安排电路的通频带，对抑制

6、干扰有重要作用。　　*采用具有高共模抑制比的电路，对抑制干扰也有重要作用。因2）低漂移、高稳定性首先应选择温漂小即对温度不敏感的元器件；其次应尽量减小电路的、特别是关键部分的温度变化，包括减小电路中的电流，让大功率器件远离前级电路，安排好散热等。　　还要注意电路的长期工作稳定性、要采取相应的措施克服元器件的老化、开关与接插件的弹性疲劳和氧化引起接触电阻变化等因素引起的漂移。3）线性与保真度好大多数情况下，要求系统的输入与输出间具有线性关系。因为线性关系使用方便，如线性标尺便于读出，在换挡时不必重新定标

7、，进行模数转换、细分、伺服跟踪时不必考虑非线性因素，波形不失真等等。但若系统按线性设计，电路不能保证线性，便会带来误差。　　保真是指信号处理前后的波形不发生变化，这除要求电路的良好线性，还要求在信号所占有的频带内，有良好的频率特性。4）有合适的输入与输出阻抗　　即使电路满足上述的各种要求，但如果某一测控系统中各单元电路输入输出阻抗的不匹配，也仍有可能给系统带来误差。若与传感器相连的测量电路输入阻抗太低，会使传感器的信号过多地衰减。如果该测量电路输入阻抗太高，输入端噪声也会很大，因此合理的要求是使电路的

8、输入阻抗与前级的输出阻抗相匹配。同样若电路的输出阻抗太大，在接入输入阻抗较低的负载后，也会使电路输出下降。因而电路的输出阻抗与后级的输入阻抗也应当相匹配。2.动态性能好　　动态性能好包括响应快和动态失真小。　　测量电路没有良好的频率特性、高的响应速度，就不能准确地测出被测对象的运动状况，无法对被测系统进行准确控制。对一个存在高速变化因素的运动系统，控制的滞后可能引起系统振荡，振荡的幅度还可能越来越大，导致系统失去稳定。为了能够测出快速变化的参数，为了使一