第二章 数据采集技术.pptxVIP

第二章智能仪器的输入/输出通道

及接口技术;§2.1数据采集概述;多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。

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;2.集中式数据采集系统的典型结构之二;3.集中式数据采集系统的典型结构之三;通信接口;请总结每种数据采集系统结构的主要特点！及适用场合。;§2.2模拟信号调理;传感器;传感器是信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，

自行设计传感器;将被测量→转换后续电路可用电量：

测量范围：与被测量实际变化范围相一致。

测量精度：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。;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，尽可能选择性价比高的传感器。;大信号输出传感器:

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。;2.频率输出式传感器：

采用频率敏感效应器件构成，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。;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。;放大器为什么要“前置”,即设置在调理电路的最前端？

前置放大器的放大倍数应该多大？;;;;三、信号调理通道中的常用放大器;(一)仪用放大器;仪用放大器上下对称，即图中R1=R2，R4＝R6，R5＝R7。则放大器闭环增益为：

假设R4=R5，即第二级运算放大器增益为1，则可以推出仪用放大器闭环增益为：

由上式可知，通过调节电阻RG，可以很方便地改变仪用放大器的闭环增益。当采用集成仪用放大器时，RG一般为外接电阻。;在实际应用仪用放大电路过程中，重点考虑以下主要性能指标：

1.非线性度2.温漂

3.建立时间4.恢复时间

5.电源引起的失调

6.共模抑制比;1.非线性度

它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。;2.温漂

温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度。

输出电压会随温度的变化而发生(1~50)?V/℃变化，这与仪用放大器的增益有关。;3.建立时间

指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。

4.恢复时间

指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。;5.电源引起的失调

指电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值。

仪用放大器一般用作数据采集系统的前置放大器，对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之一。;6.共模抑制比

CMRR=20logAdef/Acom共模电压存在场合;(二)程控增益放大器

程控放大器是常用部件，在许多实际应用中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变增益放大器。

增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。;;(三)隔离放大器

隔离模式：

两口隔离：信号输入部分与信号输出部分隔离；

三口隔离：信号输入部分、信号输出部分、功率供给部分彼此隔离；

三种隔离办法：光隔离、电容隔离、变压器隔离（电磁）。;应用场合:

高共模电压场合：如电力线电流取样、强电场中测量小范围电压差；

测试现场干扰比较大的微弱模拟信号，而对信号的传递精度要求又高;

多个系统不能共地.;特点：

1.能保护系统元件不受高共模电压的损害，