第二章：数据采集系统设计ppt课件.ppt

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1、第二章智能仪器的数据采集技术数据采集系统的组成结构模拟信号调理传统A/D转换器及接口技术-型ADC原理与接口技术数据采集系统设计及举例数据采集系统的误差分析是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行取样、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。数据采集系统简称（DataAcquisitionSystem）DAS第一节数据采集系统的组成结构传感器模拟信号调理数据采集电路微机系统传感器:将被测非电量转换成模拟电信号调理电路:对模拟信号进行放大、滤波等调理采集电路:把模拟信号转换成数字信号多

2、路模拟输入通道数据采集系统同时测量多种物理量或同一种物理量的多个测量点。按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为两大类型:◆集中式采集◆分布式采集一、多路模拟信号集中采集式1.集中式数据采集系统的典型结构之一多路分时采集分时输入结构2.集中式数据采集系统的典型结构之二多路同步采集分时输入结构分时采集型同步采集型电路共同点N路传感器、调理电路共用一组采集电路（MUX、S/H、A/D）电路不同点MUX前不接S/HMUX前接N个S/H相邻两路信号采集时偏(N为信号路数T为采样周期)M

3、UX对N路信号依次采样，相邻两路采样时偏T/NN个采样/保持器同时采样，不存在采样时偏适用场合不严格要求同步采集的场合严格要求同步采集的场合二、分布式采集通信接口上位机数据采集站1数据采集站2数据采集站3数据采集站N………………模拟信号或数字信号网络式数据采集结构对A/D转换时间集中采集式分散采集式电路共同点都由传感器、调理电路、采集电路三部分组成电路不同点有MUX,N路共用一个S/H和A/D无MUX,N路各用一个S/H和A/D的要求适用场合适用于信号路数N不太多或中、低速测试系统适用于信号路数N多或高速测试系统

4、第二节模拟信号调理1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。采集系统信号调理（SignalConditioning）的任务：实现非电量信号向电信号的转换、小信号放大、滤波；零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等。传感器前置放大滤波程控放大滤波采集电路典型模拟调理电路的组成框图传感器是信

5、号输入通道的第一环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之一。正确选用传感器明确所设计的测控系统对传感器的技术要求。了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器。自行设计一、传感器的选用将被测量→转换后续电路可用电量：转换范围：与被测量实际变化范围相一致。转换精度：符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标；转换速度（带宽）：符合整机要求；能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等；能满足用户对可靠性和可维护性的要求。(一)传感器的

6、主要技术要求对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，例如测量温度的传感器就有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体PN结、IC温度传感器、光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单、可靠性等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。(二)选用什么类型传感器大信号输出传感器（可省去小信号放大环节）为了与A/D输入要求相适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门与A/D相配套的大信号输出传感器。大信号输出传感器的使用2.数字式传感器采用频率敏感效应器件构

7、成，也可以由敏感参数R、L、C构成的振荡器，或模拟电压输入经V/F转换等。具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。频率量及开关量输出传感器的使用集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输入通道的信号调理任务，简化通道结构。3.集成传感器4.光纤传感器这种传感器其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。输入电路的核心是

8、由输入衰减器和放大器组成的量程标定电路，如下页图所示。S为继电器开关，控制100∶1衰减器是否接入。V5～V10是场效应管模拟开关，控制放大器不同的增益。继电器开关S、V5～V10在微机发出的控制信号的控制下，形成不同的通、断组合，构成0.1V、1V、10V、100V和1000V五个量程以及自动测试状态。(三)传感器量程的自动转换(1)0.1V量程。V8、V6导通，放大