智能仪器设计基础课件I正式

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1、智能仪器设计基础（一）主讲人：曾翔君1课程大纲第一章绪论1第三章智能仪器的软件结构设计基础3第四章智能仪器的保护和抗干扰设计4第二章智能仪器的硬件结构设计基础2第五章智能仪器的通讯及网络化设计52《第一章绪论》知识点智能仪器的发展历史智能仪器的组成和特点智能仪器的发展方向知识点知识点3《第二章智能仪器的硬件设计基础》2.1传感器的基本构成和典型输出信号知识点1传感器的基本构成方法：基本型、电路参数型、多级变换型、参比补偿型、差动结构型、反馈型知识点2典型传感器的基本原理以及典型应用针对传感器的构

2、成方法分别举例，电量：磁平衡电量互感器、霍尔传感器；非电量：热电堆测温、超声传感器无损检测知识点3传感器的特性、典型输出信号特性：线性度、一致性、灵敏度、滞环、重复性输出信号：电压和电流（幅值、频率或相位）、电荷、电路参数4《第二章智能仪器的硬件设计基础》2.2智能仪器的前向通道设计（1/2）知识点1运放基本原理、分类和非理想特性：基本放大电路，镜像电流源，精密运放，差分运放和仪表运放，隔离运放，失调，偏移和噪声，CMRR，PSRR、增益带宽积知识点2运放的负反馈应用偏差反馈控制系统，运放电路的

3、控制框图，滤波器，基于运放的电压-电流转换，电流-电压转换，恒流源，电荷放大等典型电路知识点3A/D的基本原理、分类和非理想特性逐次逼近型、直接比较型、双积分型，Sigma-Delta，分辨率，量化误差，积分非线性，微分非线性5《第二章智能仪器的硬件设计基础》2.2智能仪器的前向通道设计（2/2）知识点4电路参数的检测和弱信号的放大电路参数的检测、信号的锁相放大和相敏检波技术6《第二章智能仪器的硬件设计基础》2.3智能仪器的微处理器系统设计典型处理器的介绍：MCS-51，DSP知识点1微处理器与

4、存储器和外围IC的接口技术：SRAM，Flash，EEPROM，A/D和D/A，双口RAM；并行接口，SPI接口，IIC接口，SCI接口知识点2智能仪器的人机接口：LCD显示，LED显示，键盘设计知识点3基于CPLD和FPGA的接口电路设计方法：CPLD和FPGA原理，硬件描述语言，接口设计举例高速数字电路的信号完整性分析：信号完整性原理，传输线理论基础，信号完整性分析实例知识点4知识点57《第二章智能仪器的硬件设计基础》2.4智能仪器的后向通道设计D/A的基本原理和信号的直接数字合成D/A的基

5、本原理，性能指标；DDS的技术原理；知识点1输出信号的功率放大技术信号的线性功放原理；信号的开关功放原理；知识点2开关量输出开关量的输出隔离和驱动；固态继电器知识点38知识点4《第三章智能仪器的软件设计基础》克服随机误差的算法：限幅滤波，中值滤波，算术平均滤波，递推平均滤波，加权平均滤波，一阶惯性滤波，复合滤波知识点2克服系统误差的软件算法：利用误差模型修正法，曲线拟合法，校准数据表修正法知识点1相关消噪和小波去噪技术知识点3模糊数学和神经网络技术在智能仪器中的应用9《第四章智能仪器的保护和抗干

6、扰》知识点1公共阻抗耦合干扰及去耦合设计：数模混合电路的公共耦合干扰原理印刷板上的去耦合设计知识点2信号的隔离：变压器隔离及高频调制技术光隔离技术（光耦，光纤）知识点3敏感元件或电路的保护：电路中的浪涌和静电泄放，浪涌的吸收，静电泄放的保护敏感电路的EMI滤波器知识点4电磁屏蔽和接地技术：电磁屏蔽的电磁场基础，屏蔽的材料因素一点接地和多点接地，屏蔽的接地10《第五章智能仪器的通讯和网络化设计》知识点1并行通讯总线：GPIB总线，VXI总线,PXI总线知识点2串行通讯总线：RS-232,RS-42

7、2/485,通用串行总线USB知识点3基于工业以太网的通信接口TCP/IP，开发范例知识点4无线传感器网络技术体系结构，硬件平台，操作系统，开发范例11第一讲绪论智能仪器的重要作用1智能仪器的组成、特点和分类3智能仪器的发展方向4智能仪器的发展过程212第一讲绪论1.1智能仪器的重要作用（1）概念1信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，而测量技术是关键和基础。智能仪器是对物质世界的信息进行测量和控制的基础手段和设备，使信息产业的源头和组成部分概念2智能仪器是认识世界的工具，是人们对物质实体

8、及其属性进行观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析和处理与控制的各种器具与系统的总称。概念3智能仪器是集传感器技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一体的产品，其用途也从传统仪器的单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理及控制于一体的测控设备。13第一讲绪论1.1智能仪器的重要作用（2）概念4在工业生产中，智能仪器是“倍增器”。美国商务部20世纪90年代的调查表明，4%美国仪器产业的工业总产值，拉动相关经济产值高达66%。现代化大生产，没有各种测量与