自动检测技术实用教程 教学课件 作者 周征 第9章 微机自动检测系统.ppt

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1、第9章微机自动检测系统9.1微机自动检测系统的典型结构9.2数据采集技术9.3传感器与微型计算机的接口9.4微机自动检测系统设计实例9.1微机自动检测系统的典型结构“微机自动检测”就是使用微机（包括微处理器、单片机、个人计算机等）来实现自动检测仪器、自动检测系统的技术。因此，我们抽象出微机在自动检测技术及系统中应用的典型形式，称为“微机自动检测系统”，相应的技术称为“微机自动检测技术”。9.1.1微机自动检测系统的典型结构图9-1微机自动检测系统的典型结构9.1.2微机自动检测系统各子系统的基本功能微机基本子系统：对整个系统起监督、管理、控制作用，例

2、如进行复杂的信号处理、控制决策、产生特殊的测试信号，控制整个检测过程等等。实现命令识别、逻辑判断、非线性误差修正，系统动态持性的自校正、自适应、自诊断等功能。数据采集子系统及接口：实现参数采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。基本I/O子系统及接口，用于实现人-机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结果、动态显示测控过程，实现以多种形式输出、显示、记录、报警等功能。通信子系统及接口：用于实现本系统与其他仪器仪表、系统的通信与互联。通信接口的结构及设计方法，与采用的总线技术、总线规范有关。数据分配子系统及接口：实现对被测控对象、

3、被测试组件、测试信号发生器，甚至于系统本身和检测操作过程的自动控制。接口（Interface）：作用是完成它所联接的设备之间的信号转换9.2数据采集技术(DataAcquisition)9.2.1概述数据采集：将外部世界存在的温度、压力、流量、位移、液位等模拟量转换为数字信号，再收集传送到计算机作进一步处理的这一过程。相应的系统即为数据采集系统。图9-2数据采集系统和外部模拟信号的关系9.2.2典型的数据采集系统结构图9-3集中采集式多路分时模拟输入通道各部分的作用如下：①传感器部分②信号调理电路部分。包括信号的滤波、放大、隔离、变换以及线性化处理等

4、内容。③数据采集部分。包括多路开关MUX、采样保持器S/H、模数转换器ADC等。多路开关MUX：用来接通多路模拟信号中的某一路；采样保持器S/H：由于任何一种ADC转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作。ADC转换器的作用是：将输入的模拟信号转换为相应的数字信号。多路开关MUX数据选择器又称多路选择器(Multiplexer,简称MUX)。数据选择器示意图采样保持器S/H（SamPLE/Hold））图13-11转换器的原理框图9.2.3模拟信号的数字化1．模拟量处理的意义2.模拟量输入信号的处理模拟信号的处理比较复杂，除了小信号放大、滤波、变换外

5、，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，这些操作又称为信号调理（SignalConditioning），相应的执行电路称为信号调理电路。图9-4典型信号调理电路结构9.3传感器与微型计算机的接口9.3.1测量电路图9-5模拟量测量电路9.3.2放大器图9-6可编程增益测量放大器的原理图（2）常用可编程增益放大器常用的可编程增益放大器有AD526、AD625、PGA100、PGA102、PGA202/203、LH0084等。图9-7PGA102原理结构图表9-1PGA102增益选择表输入增益引脚1引脚2X10X100VIN1G=

6、100VIN2G=1001VIN3G=10010无效无效11注：逻辑0：0V≤V≤0.8V逻辑1：2V≤V≤+VCC3.放大器的选用原则·如果没有特殊要求，一般可选用通用型运放。·如果被放大信号输出阻抗很大，则可选用高输入阻抗的运算放大器组成放大电路。·如果系统对放大电路要求低噪声、低漂移、高精度，则可选用高精度、低漂移的低噪声集成运放，如毫伏级或更微弱信号的检测。·对于视频信号放大、高速采样/保持等场合，则需选用高速宽带集成运放。·对于需低功耗使用场合，可选用低功耗运放；对需高压输入输出场合，可选用高压运放；对于需控制增益的场合，可选用程控运放；对

7、于其他如宽范围压控振荡、伺服放大和驱动、DC-DC变换等场合，可选用跨导型、电流型等对应的集成运放。·放大器的放大倍数应能保证进入ADC转换器的信号满量程达到均一化。9.3.3I/V变换器一般都需要进行I/V变换，将4～20mA（或0～10mA）的直流电流信号转换成0～5V（或0～l0Ⅴ）的电压信号，再送往A/D进行采样。1.电阻网络电流/电压电路的应用图9-8是一种无源I/V变换电路，图中R2为精密电阻。对于0～10mA输入信号，可取R1＝100Ω，R2＝500Ω，其输出电压为0～5V。对于4～20mA输入信号，可取R1＝100Ω，R2＝250Ω，

8、其输出电压为1～5V。图9-8无源I/V变换电路2.集成I/V变换电路的应用RCV420是一种精密的电流/电