智能测试系统――第2章测试系统的数据采集与控制接口技术ppt课件.ppt

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1、第2章测试系统的数据采集与控制接口技术第2章测试系统的数据采集与控制接口技术教学重点测控通道的特点与结构形式数据采集通道接口设计控制通道接口设计2.1测控通道的特点与结构形式在测试系统中，被测试的物理量大多数是模拟量，而计算机均以数字信号形式传递和处理信息。因此，在以计算机为核心的智能测试系统中，必须设置模拟量转换为数字量和数字量转换为模拟量的相应通道。2.1.1测控通道的特点1）检测通道特点：核心任务是完成对被测对象的状态量值准确测量，为减少传输损耗，防止干扰，常把检测通道与计算机系统分开，放到被测对象现场。2）控制通道特点：小信

2、号输出，大功率控制，需加功率放大电路；被控对象有时会是强电磁部件，必须采取很强的抗干扰措施。2.1.2测控通道的结构形式数字信号模拟信号现场信号1现场信号2现场信号n微型计算机放大器放大器放大器多路开关低通滤波传感器低通滤波传感器低通滤波传感器A/D转换器采样保持器数字信号受控对象控制信号模拟信号D/A转换器放大驱动电路…信号调理1.传感器物理现象传感器温度热电偶RTDIC传感器热敏电阻光光电传感器声麦克风力和压力应变仪压电传感器（1）对传感器的主要技术要求①具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一

3、致。②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，转换速度应符合整机要求。③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。④能满足用户对可靠性和可维护性的要求。（2）可供选用的传感器类型大信号输出传感器数字式传感器集成传感器光纤传感器智能传感器F=100*103NK=2mm/V2.信号调理在一般测试系统中信号调理的任务较复杂，除了实现物理信号向电信号的转换、小信号放大、滤波外，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

4、操作统称为信号调理（SignalConditioning），相应的执行电路统称为信号调理电路。（1）信号放大判断传感器信号“大”还是“小”和要不要进行放大的依据是什么？放大器为什么要“前置”，即设置在调理电路的最前端？运用前置放大器的依据:常用放大器在智能测试系统的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有:仪用放大器程控增益放大器隔离放大器1）仪用放大器G=1+2R/RG(InstrumentationAmplifier)仪用放大器典型产品-AD521放大倍数放大倍数可在1~1000

5、范围内调整2）程控增益放大器集成程控增益放大器PGA202/2033)隔离放大器IsolationAmplifier隔离放大器的符号如图所示：按耦合器件的不同，可分为：光电耦合变压器耦合。光电耦合隔离放大器输入级激励发光管，由光电管将光信号耦合到输出级，实现信号的传输，保证了输入和输出间的电气隔离。其输入、输出级之间不能有电的连接，即前、后级不能共用电源和地线。光电隔离放大器3650变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器的输入部分和输出部分采用变压器耦合，信息传送通过磁路实现。典型的隔离放大器原理如图所示.AD202隔离放大器AD

6、202芯片由放大器、调制器、解调器、整流和滤波、电源变换器等组成。隔离放大器典型接法隔离放大器应用用3652构成的对患者监视的应用电路（2）信号滤波滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。0ffc1fc2A00.707A0dBQ=W0/B滤波器的应用-机床轴心轨迹的滤波处理机床轴心轨迹的滤波处理滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律3.多路开关主要技术指标：导通电阻、通道数目、最大输入电压、切换速度4.采样/保持器主要技术指标：采样时间、孔径时间、下跌率5.A/D转换器直接型A/D转换器能

7、把输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码，而不需要经过中间变量。间接A/D转换器是把待转换的输入模拟电压先转换为一个中间变量，例如时间T或频率F，然后再对中间变量量化编码，得出转换结果。直接型A/D转换器原理间接型A/D转换器原理电压-时间变换型双积分式A/D转换器的原理图A/D转换器的主要技术指标①转换精度转换精度指的是A/D转换后的结果相对于实际值的偏差。把这个差的最大值定义为绝对精度，把这个最大偏差除以满量程值的百分数定义为相对精度。②分辨率反映A/D转换器所能分辨的被测量的最小值，一般用A/D转换器输出的数字量的位数来表示。

8、一个n位A/D转换器的分辨率等于最大允许的模拟输入量（满度值）除以2n。③转换时间A/D转换器从启动转换到转换结束，完成一次A/D转换所需的时间，也可用A/D转换器在每秒内所能完成的转换次数，即转换速度表示。6.D/A转换器D/A转换