第24讲：智能化仪器仪表中的数据采集.ppt

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1、第23讲：智能化仪器仪表中的数据采集长春工程学院能源动力学院本讲主要内容一、智能化仪器仪表中的数据采集二、关于模拟量、数字量及闭环控制三、信号转换基础知识一、智能化仪器仪表中的数据采集微处理器1、工业控制中的数据采集一、智能化仪器仪表中的数据采集生产过程传感调理采样电路A/D转换接口电路处理器监控系统机组侧机旁侧网络总线电缆发讯器生产过程传感调理采样电路A/D转换接受器接口电路处理器现场侧控制室侧2、信号的传输型式一、智能化仪器仪表中的数据采集3、输入输出通道I/O通道的主要任务是将由检测器件测取的各种参量变换成计算机所能接收的信息形式送入计算机。I/O通道分为模拟量输入通道、

2、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道四种。二、关于模拟量、数字量及闭环控制1、什么是模拟信号和数字信号模拟信号：随时间连续变化的信号V时间0V数字信号：非0即1的非连续变化的信号high时间low模拟信号特点：不易存储不易处理不易传输容易失真数字信号特点：易于存储易于处理易于传输不易失真二、关于模拟量、数字量及闭环控制2、闭环控制系统简介D/AA/D传感器控制装置微处理电路二、关于模拟量、数字量及闭环控制3、模拟量输入通道模拟量输入通道的基本组成传感器信号调理电路采集电路被测信号微机系统模拟量输入通道的基本功能①非电量到电量的转换②信号规格的统一，如0～5V等③数字量

3、信号的转换（A/D）④通过接口电路送入计算机A/D转换输入接口计算机隔离放大采样开关0~5V信号统一端子板滤波4~20mA0~5V通道编码信号生产过程译码锁存模拟量输入通道结构二、关于模拟量、数字量及闭环控制3、模拟量输入通道把生产现场的非电量转换为电量。包括信号放大、滤波、衰减、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换等。多路模拟开关。保持A/D采样期间输入信号不变的电路。将采样得来的模拟信号放大至A/D转换器所要求的输入电平。将模拟输入量转换为数字量，由计算机读取、计算、分析和处理。传感器模拟量输入通道信号处理多路转换器采样保持器放大器A/D转换器控制部分接收CPU命

4、令向通道中各部件发送控制信号的控制接口。二、关于模拟量、数字量及闭环控制4、模拟量输出通道模拟量输出通道的基本组成显示器记录器寄存器D/A调理电路调节器模拟量输出通道的基本功能①数字--模拟的转换②信号的放大与驱动被控对象执行器D/A转换输出接口计算机保持器多路开关选通信号执行器译码锁存模拟量输出通道结构模拟量输出通道信号形式电压输出:速度快、精度高;电流输出:传输距离远，抗干扰能力强，用于远距离或现场电磁环境比较恶劣的场合。4、模拟量输出通道三、信号转换基础知识1、转换过程中的信号描述生产过程对象采样器A／D转换器处理器D／A转换器保持器10182221（01010）（10

5、010）（10110）（10101）（00101）（01110）（10011）（10010）252015105T2T3T4T5141918x(t)x*(t)x(nt)y(nt)y*(t)y(t)过程通道中的数据转换香农定理指出：为了使采样信号y*(t)能完全复现原信号y(t)，采样频率f至少要为原信号最高有效频率fmax的2倍，即f2fmax。三、信号转换基础知识2、采样定理15量化：采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。量化过程：将采样信号转换为数字信号的过程。A/D转换器：执行量化动作的装置。三、信号转换基础知识3、AD转换(量化)三、信

6、号转换基础知识4、AD转换性能指标（1)分辨率（Resolution）（2）量化误差（QuantizingError）（3）A/D转换时间（ConvertingTime）（4）线性度（Linearity）5、AD转换器的选择（1)分辨率（2）A/D转换时间（3）环境参数等（4）常用芯片：ADC0809、ADS78256、关于DA转换