计算机测控技术复习课ppt课件.ppt

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1、计算机测控技术复习课2009.6计算机测控技术绪论模拟量输入/输出数字量输入/输出测控人机接口测控通讯接口测量信号处理PID控制算法抗干扰设计绪论什么是计算机测控系统？计算机测控系统是以计算机为核心、测控一体化的系统，这种系统对被测对象的控制是依据对被测对象的测量结果决定的。计算机测控系统的基本组成测控计算机、测控通道（模拟量输入/输出通道、数字量输入/输出通道）、外部设备（人机接口设备、打印机、通信设备…）、测量与执行机构。测控计算机可实现的主要功能：。。。计算机测控系统的工作步骤可以归纳为三步：（1）实时数据采集：通过测量变送装置完成被控量的瞬时值的检

2、测和输入。（2）实时控制决策：对采集的数据进行分析和处理，按预定的控制策略决定采取何种控制行为。（3）实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出实时控制信号，完成系统控制任务。实时的含义是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间间隔内完成。模拟量输入/输出通道传感器调理电路采集电路至测控计算机寄存器D/A转换调理电路模拟量输入通道模拟量输出通道显示器执行机构记录器模拟量输入通道调理电路将传感器输出信号变换为适合采集系统输入的信号，这样的功能电路称为调理电路。包括：信号放大、滤波、零点校正、线性化处理、温度补偿、误差校正和量程切换等功能电路都可统称为信号调理（

3、SignalConditioning）前置放大滤波电路传感器信号至采集电路问题：放大器为什么往往前置？放在滤波器后有什么缺点?模拟量输入通道混叠失真与抗混叠滤波器当输入信号的最高频率>1/2采样频率，那么。。。。消除混叠失真的条件：1）被采样信号是带限信号2）采样频率大于被采样信号最高频率2倍。数字滤波是否能够消除混叠模拟量输入通道采集电路的参数设计与选择(1)多路开关理想的多路开关开路电阻为无穷大，接通时的导通电阻为零。由于实际开关存在导通电阻，为了减小多路开关导通电阻对信号传输精度的影响，就要求后面的负载输入阻抗足够大。(2)采样保持在进行A/D转换时间

4、内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。(孔径时间、捕获时间)多路开关采样保持A/D转换模拟输入通道不选用采样保持器设输入信号为Ui=Umcosωt则输入信号的最大变化率为：又设信号正负峰值正好达到A/D的正负满量程，而A/D的位数（不含符号位）为m，A/D转换时间为tc，为确保转换周期内信号变化不超过1LSB，则信号最高频率：模拟量输入通道选用采样保持器如果采样保持器的捕获时间为TAC、孔径时间为TAP、A/D转换时间为tc，为使孔径时间造成的误差小于1LSB，则输入信号的最高频率：而满足采样定理的输入信号

5、最高频率为：模拟量输入通道A/D转换器的选择(1)精度：应高于传感器精度一个数量级；(2)分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定；(3)转换速率：根据输入信号的频带确定。模拟量输入通道A/D转换器的选择（1）字长选择如果输入信号的动态范围[Ymin，Ymax]，要求的灵敏度为(如：xxmv/bit)，则A/D转换器的位数由下式确定：（2）分辨率定义为：例如8位A/D分辨率为：如果要求分辨率D0求A/D转换器的字长：模拟量输入通道例如，某温度控制系统的温度范围为0至200℃，要求分辨率为0.005(即相当于1℃)，可求出A/D转换器字长因此，取A/D转换

6、器字长为8位。应掌握十进制A/D转换与二进制A/D转换分辨率的等价关系模拟量输出通道D/A转换器输出一般都通过功率放大器推动执行机构。设执行机构的最大输入值为，最小输入值为，灵敏度为，可得D/A转换器的字长D/A转换器中数据寄存器的作用D/A转换器中配置二级寄存器的用途D/A构成程控放大器采用D/A的电阻网络构成程控放大器的输入电阻采用D/A构成程控放大器R2R2R2R2RRRRRD0D1D2D3节点3节点2节点1节点0IVi+-VOUTI3I2I1I0RFIOUT1IOUT2Vout=－B*（Vi/16）B=b3*8+b2*4+b1*2+b0*1采用D/A

7、构成程控放大器应用采用DAC7520十位D/A转换器构成9~9.999倍程控转换器，步进量为0.001RF/9=(1024/1000)*RR2R2R2R2RRRRD0D1D2D9节点9节点2节点1节点0IVi+-VOUTI3I2I1I0RFIOUT1IOUT2。。。。。。数字量输入/输出通道数字量表示的测控信息常见的数字量信息：开关量、脉冲量和数码。开关量是指一位的状态信号：如阀门的闭合与开启、电机的起与停、触点的接通与断开、指示灯的亮与关等；脉冲量是指许多数字式传感器将被测物理量值转换为脉冲信号，如转速、位移、流量的数字传感器产生的数字脉冲信号；数码是指成

8、组的二进制码，如用于设定系统参数的拨码开关等数字量的