交变电流的产生1.ppt

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1、专业综合训练自动化学院控制工程教研室牛瑞燕虚拟仪器课程设计目的和任务综合性、设计性的实践环节关于课程设计指导书本课程设计内容温度检测系统数据采集卡的其他应用成绩评定及课程设计报告要求实践部分：50%报告50%报告要求：独立完成内容完整格式规范第一单元数据采集系统1.1数据采集系统概述1.2模拟输入1.3模拟输出数据采集（DataAcquisition-DAQ)数据采集的组成被测对象传感器信号调理计算机LabVIEW数据采集卡表1.1NI-6014数据采集卡的性能指标产品NI-6014总线PCI模拟输入16SE（单端）/DI（差分）采样率（S/s

2、）200k输入分辨率（位）16最大输入范围（V）+10，-10最小输入范围（mV）+50，-50输入量程（档位数）4模拟触发-模拟输出2输出分辨率（位）161.1数据采集系统概述数据采集基本原理数据采集系统的构成模入信号的连接方式测量系统类型信号调理数据采集(DAQ)卡7LabVIEW数据采集模块的分类1.1.1数据采集基本原理-采样定理对模拟信号x(t)每隔Δt时间采样一次。时间间隔Δt被称为采样间隔或者采样周期。它的倒数1/Δt被称为采样频率，单位是采样数/每秒。t=0,Δt,2Δt,3Δt……等等，x(t)的数值就被称为采样值。所有x(0

3、),x(Δt),x(2Δt)都是采样值。这样信号x(t)可以用一组分散的采样值来表示：模拟信号和采样显示图下图显示一个模拟信号和它采样后的采样值。采样间隔是Δt，注意，采样点在时域上是分散的。采样定理根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率，它是采样频率的一半。如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分，信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。不同采样率的采样结果a足够的采样率下的采样结果b过低采样率下的采样结果抗混叠滤波器为了避免这种情况(混叠)的发生，

4、通常在信号被采集（A/D）之前，经过一个低通滤波器，将信号中高于奈奎斯特频率的信号成分滤去。采样频率的设置你可能会首先考虑用采集卡支持的最大频率；但是，较长时间使用很高的采样率可能会导致没有足够的内存或者硬盘存储数据太慢；理论上设置采样频率为被采集信号最高频率成分的２倍就够了，实际上工程中选用５～１０倍，有时为了较好地还原波形，甚至更高一些。1.1.2数据采集系统的构成1.1.3模入信号的连接方式信号分类电压信号可以分为接地和浮动两种类型。模入信号的连接方式接地信号，就是将信号的一端与系统地连接起来，如大地或建筑物的地。因为信号用的是系统地，所

5、以与数据采集卡是共地的。接地最常见的例子是通过墙上的接地引出线，如信号发生器和电源。一个不与任何地（如大地或建筑物的地）连接的电压信号称为浮动信号，浮动信号的每个端口都与系统独立。常见的浮动信号的例子有电池、热电偶、变压器和隔离放大器。1.1.4测量系统类型差分（Differential）测量系统参考地单端（RSE）测量系统无参考地单端（NRSE）测量系统差分（Differential）测量系统参考地单端（RSE）测量系统无参考地单端（NRSE）测量系统1.1.5信号调理从传感器得到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理通用功能包括

6、放大、隔离、滤波、激励、线性化等。放大微弱信号都要进行放大以提高分辨率和降低噪声，使调理后信号的电压范围和A/D的电压范围相匹配。信号调理模块应尽可能靠近信号源或传感器，使得信号在受到传输信号的环境噪声影响之前已被放大，使信噪比得到改善。隔离用变压器、光或电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。使用隔离的原因由两个：一是从安全的角度考虑；另一个原因是隔离可使从数据采集卡读出来的数据不受地电位和输入模式的影响。如果数据采集卡的地与信号地之间有电位差，而又不进行隔离，那么就有可能形成接地回路，引起误差。滤波滤波的目的是从所

7、测量的信号中除去不需要的成分。大多数信号调理模块有低通滤波器，用来滤除噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。某些高性能的数据采集卡自身带有抗混叠滤波器。激励信号调理也能够为某些传感器提供所需的激励信号，比如应变传感器、热敏电阻等需要外界电源或电流激励信号。很多信号调理模块都提供电流源和电压源以便给传感器提供激励线性化许多传感器对被测量的响应是非线性的，因而需要对其输出信号进行线性化，以补偿传感器带来的误差。但目前的趋势是，数据采集系统可以利用软件来解决这一问题。1.1.6数据采集(DAQ)卡１．数据采集卡

8、的功能２．数据采集卡的软件配置数据采集卡的功能典型数据采集卡的功能：模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等。模拟输入模拟输入是采集最基本的功