精密仪器电路第1章

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1、精密仪器电路CircuitsforPrecisionInstrument教材：《传感器接口与检测仪器电路》吕俊芳编著北航出版社1994参考书目：《检测仪器电子电路》李永敏主编西北工大出版社1994《精密仪器电路》张国雄沈生培主编机械工业出版社1988《传感器应用及其电路精选》张福学编著电子工业出版社1992第一章绪论一、电子电路在检测仪器或检测系统中的地位当代的检测仪器或检测系统几乎都由传感器件或传感器、信号或数据处理器、显示器或记录器等几大部分组成。传感元件(一次转换)放大器或信号调理电路信号转换电路激励电路数字显示器笔录仪模拟电表模拟指示波形记录数字指示被测非电量传

2、感器信号处理器显示、记录器单参数检测仪器结构示意图（不带微机）单参数检测仪器结构示意图（带微机）传感元件(一次转换)放大器信号调理电路数模转换器激励电路CRT显示器磁盘机数字显示器数字显示数据存储文字、表格、图形显示被测非电量微机系统打印机绘图仪数据或图形记录传感器信号或数据处理器多参数综合检测系统结构示意图传感器2可编程数据放大器数模转换器CRT显示器磁盘机模出接口输入2微机系统打印机绘图仪多路选通器传感器1输入1传感器N输入N上述的结构组成反映出电子电路可分布在检测仪器或系统的各部分中：传感器——直读式数字仪表——带微机的检测仪器（系统）——可以说，现代检测仪器已是

3、电子化的仪器。不仅信号转换与数据处理属于电子技术领域，而且有许多非电量敏感元件本身也属于电子元器件。研究检测仪器电子电路已成为检测技术领域仪器仪表工业的一个重要分支。为何电子电路在检测仪器中会有如此广泛的应用，占有如此重要的地位？主要原因：——提高测量仪器的精度和灵敏度——扩充量程和多功能实现自动化测量——排除机构活动件，提高工作可靠性及寿命尤其是配置微机系统的检测仪器，具有更强的数据处理能力，使功能和自动化程度达到更高的水平。二、检测仪器电路的内容与功用（一）内容检测仪器电路对传感器输出的测量信号进行放大、处理、转换和线性化处理后，驱动显示或控制执行机构动作。换句话说

4、，检测仪器电路担负着选择、放大、运算、信号转换、逻辑处理等任务，是检测仪器不可缺少的组成部分。（二）主要功用检测仪器的主要优点精度高使用方便易于自动化①易于实现高倍率放大↑分辩率↓读数误差②易于实现量程切换解决了量程与分辩率的矛盾③通过信号的调制解调、选频与滤波、共模抑制电路方便地选取有用信号抑制无用信号，减少噪声、干扰与非被测参数的影响④利用电路可对仪器　误差进行自动校正零点的自动校正放大倍数的自动校正非线性误差的修正⑤利用差动电路补偿电路、平衡电路使许多干扰因素的影响互相抵消、显著减小①电路可方便信号传输，使它便于读出或实现控制、执行②电路放大倍数可很高，数字式电路

5、读取更方便③电路的反应速度高，信息传输快，利用信号锁存，便于实　现动态采样④利用电路可进行巡回采样或同时读取多路信号⑤利用信号分离电路，可读取各成分参数⑥通过计算机与逻辑处理电路，便于实现信号的运算处理，　直接读取所需的复杂参数值⑦便于利用电路存储测量结果通过电路实现逻辑判断、处理，功率放大、反馈控制等计算机的广泛应用是仪器电路功能的延伸和新发展检测主要功用①大量数据的动态和自动采样②大量数据的存储③完成较为复杂多样的运算④较为复杂多样的误差自动修正⑤较高水平的智能化计算机完成这些任务都需要仪器电路对信号进行预处理，并通过接口将计算机与仪器沟通。特点：运算速度快、储存量

6、大、智能化、图形化发展：PC仪器、智能仪器、虚拟仪器三、检测仪器电路的特点与主要要求（一）检测仪器电子电路的特点①高精度与高稳定性；②高灵敏度、高分辩率，可检测微弱信号；③检测信号的多样性；④信号的处理要求；⑤仪器化的电路设计，要满足操作方便、自动测试、工作可靠等要求。构成一台完整的检测仪器，可包括多种功能；只有组合起来，才能有效地完成检测任务。分析与综合各种功能电路的能力是检测仪器设计工作者的基本功。（二）对检测仪器电路的要求首先是围绕“检测”提出来，当然还有其他一些要求。1.信号的拾取与抗干扰能力首先，要求电路是低噪声的（低噪声器件、合理选择参数）其次，采取恰当的屏

7、蔽、隔离，合理的布线与接地，电路本身的合理设计（二）对检测仪器电路的要求2.稳定性－－是对仪器电路乃至整个测量仪器的最基本的要求。①温漂－－导致仪器的示值在一次运行中发生渐变。②长期稳定性－－由于元器件老化、接插件疲劳氧化原因，使仪器性能在长期运行中发生变化。③短期稳定性－－表示为示值重复性。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　主要由输入信号的信噪比、电路本身的噪声和抗干扰能力决定电路的稳定性不仅包括零点和放大倍数（灵敏度）的稳定性；还应包括线性度、频率特性、输入输出阻抗的稳定性等。提高稳定性的措施①减小温漂－－选温漂小经老化