微机在测控系统中的应用

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1、第十二章微机在测控系统中的应用12.1计算机测控系统概述12.2实现计算机测控系统的关键技术12.3计算机测控系统的设计与开发12.4实际测控系统举例12.1计算机测控系统概述计算机测控系统的一般结构测控系统的实时性概念测控系统对计算机的要求构成测控系统计算机系统的方案选择12.1.1计算机测控系统的一般结构I/O通道测控对象传感器执行机构......信号调理信号变换DIA/DDOD/A............总线计算机12.1.1计算机测控系统的一般结构计算机测控系统一般由三大部分组成：1)计算机--测控系统的核心2)I/O通道--计算机与测控对象的接口3)测控对象--反映设

2、备或过程的工况的参数和状态,它包括：①传感器：将参数和状态敏感、变换为电信号②执行机构：对参数、状态实施控制统称测控计算机系统12.1.1计算机测控系统的一般结构随着测控规模和功能的不同,测控计算机系统在体系结构上可有所不同。常见体系结构：●单处理机结构●多处理机并行处理结构●分布或集散式处理结构●分层递阶控制结构●网络结构无论哪种结构,作为与测控对象直接联系的底层,都是由一个或多个装置级直接数字控制计算机组成。所以本章针对的只是这种装置级直接控制的计算机应用系统。12.1.1计算机测控系统的一般结构计算机测控系统三大功能：采集(检测)、处理和控制⑴先在计算机控制下对测控对象中

3、有关参数、状态信号进行检测对于模拟信号,先通过传感器变成电信号,再经信号调理电路进行预处理,变成统一量程的电压或电流信号,然后由A/D转换器变成数字量,采入计算机。对于数字信号，则通过传感器、信号调理电路和数字输入通道,变换成幅值和格式与计算机匹配兼容的信号,采入计算机。。⑵信号采入计算机后，在计算机中进行加工、分析、处理，根据分析处理的结果和选用的控制模型、算法作出判断和决策,发出数字量控制信号,通过执行机构去达到控制目的。对模拟式受控变量,需经D/A转换再输出。对开关/脉冲式受控变量，只需经电平、时序、功率变换。测控工作原理12.1.2测控系统的实时性概念实时性：测控系统对

4、输入信号即时作出响应的能力。可用"响应时间"对实时性作定量描述。其含义是指一个系统响应输入数据所需的时间，它是数据采集、数据处理和决策控制三步操作的总时间，亦称控制周期。为了增强系统实时性，必须做到实时采集、实时处理、实时决策控制，合称实时控制。实时性是相对的：在不同系统中有不同要求。所谓实时控制，应理解成系统具有满足某一特定生产工艺所需的数据测量、处理和决策控制的速度。12.1.3测控系统对计算机的要求测控系统一般应从下列几方面对测控计算机提出要求：平均无故障工作时间MTBF抗干扰性能和抗恶劣环境能力I/O总线驱动能力定时重新自启动能力掉电自动检测和复电后从断点再入的能力实时

5、性为应用软件提供的二次开发能力系统自检测、自诊断能力12.1.4构成测控计算机系统的方案选择通常有三种构建测控计算机系统的可选方案：1.采用工业标准的通用微机--工控机2.采用可编程序控制器3.采用单片机/单板机扩展I/O接口，构成非结构化设计方案。---适于小型测控系统，特别是智能化仪器仪表。12.2实现计算机测控系统的关键技术传感器及测量模拟I/O通道建立数据处理执行机构及驱动可靠性与抗干扰技术12.2.1传感器及测量实现计算机测控系统的关键技术之一是信息感知与测量。传感器是实现信息感知与测量的基本器件，它为系统提供赖以进行处理和决策控制所必须的原始信息。传感器是决定能否实

6、现自动化的关键。其性能好坏，是影响测控性能好坏的第一要素。传感器主耍应具有三方面能力：(1)能感知被测量(多为非电量)(2)能将被测量转换为电气参量(如电压、电流、电阻等)(3)要形成便于后级接收和传输的电信号形式12.2.1传感器及测量一个完整的传感器,一般由以下三部分构成：1)敏感元件2)变换元件3)检测电路对于有源传感器，还需加上电源。敏感元件变换元件检测电路电信号电源传感器的一般结构图中结构是对于间接测量式传感器而言的。对于直接变换式传感器，敏感元件和变换元件是统一的，合二而一的(如热敏电阻等)。12.2.1传感器及测量间接测量式传感器的传感过程是：先感知再变换，即先作

7、一次变换，再作二次变换(如某些加速度传感器)。这种间接测量的方法可以扩大检测范围，使有些看来似乎不能检测的量得以检测。间接测量的实现,可用硬件方法,也可用软件方法。传感器中是否需要检测电路，要视各类传感器的工作原理及性能指标来定。12.2.1传感器及测量根据输出电信号形式的不同，传感器可分为以下三类：(1)开关式传感器---输出以高、低电平形式出现(2)数字式传感器，又分为：直接数字传感器频率式传感器脉冲传感器共同特点：精度较高，便于和微机接口连接(3)模拟传感器---输出以连续变化电量形式