第2章检测信号的传输与采集

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1、第2章检测信号的传输与采集2.1检测信号的传输2.2检测信号的数据采集思考与练习题西电科大信息处理所测控研究室2.1检测信号的传输2.1.1模拟信号的传输方法模拟信号的传输方法分为模拟信号模拟传输和模拟信号数字传输。模拟信号模拟传输传输的信号是模拟信号。在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，往往还有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，也就是调制。到达接收方后，接收方再通过解调方法还原出传送的模拟信号（不一定需要恢复原信号，只要能将它所反映的量值提取出来即可）。西电科大信息处理所测控研究

2、室检测信号可以采用电流形式，也可以采用电压形式传输。在机柜或控制室内，一般信号传输的距离不长，环境也较好，信号传输多采用电压形式。在较远距离传输时，考虑到传送线的电阻在一定的范围内变化对信号电流值的影响较小，并且信号电流流过电阻很容易转换成相应的信号电压，因而一般采用电流形式传送信号。模拟信号数字传输传输的信号是数字信号。信号传输可以以电流,电压两种方式:近距离选择电压方式较远距离选择电流方式西电科大信息处理所测控研究室传感器输出的信号一般为模拟信号，在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必须将传感器输出的模拟信号通过编码器对其进行采样、量化和编码，将其

3、转换成数字信号，再放在数字信道上传输，为此要使用模／数转换器。经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等，需再经解码器解码还原成模拟信号，因此还需要数／模转换器将数字量转换成相应的模拟信号。自动测控系统:测量部分需要A/D控制部分需要D/A西电科大信息处理所测控研究室模拟的和数字的数据、信号模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号数字发送器西电科大信息处理所测控研究室2.1.2U／I变换器集成器件1.引脚功能XTR110的引脚排列如图2-1所示。图2-1XTR110的引脚图检测系统中经常需要:电流

4、电压相互转换西电科大信息处理所测控研究室XTR110功能模块图西电科大信息处理所测控研究室2.性能参数XTR110的主要性能特点如下：采用标准４～20mA电流传输；输入／输出范围可选择；最大非线性误差为0.005％；带有精确的＋10V参考电压输出；采用独立电源工作模式，且电压范围很宽（13.5～40V）；引脚可编程。工业测试信号传输标准指标相当好为其他模块提供基准西电科大信息处理所测控研究室3.输入/输出范围与引脚连接XTR110内部结构主要由输入放大器、U／I转换器和+10V基准电压电路等组成。对于不同的输入电压和输出电流，只要对某些引脚进行适当连

5、接就可实现。不同的输入／输出范围时引脚的连接关系如表2-1所示。西电科大信息处理所测控研究室表2-1不同的输入／输出范围时引脚的连接关系着色的选择在工程中用的最多西电科大信息处理所测控研究室2.1.3U／I变换器的应用XTR110输入0～10Ｖ、输出4～20mＡ时的电路如图2-2所示。其中RP1为调零电位器，RP2为调量程电位器。对于其他输入电压与输出电流范围，使用时可根据具体情况改变管脚3、4、5、9、10的连接方式。ＸTR110的输出电流可用下式表示：(2-1)最常用变换模式西电科大信息处理所测控研究室图2-2XTR110基本应用电路输入电压输出电流西电科大信

6、息处理所测控研究室RSPAN实际上就是内部50Ω电阻Ｒ9。为了获得不同的输出电流范围，也可连接相应的外部RSPAN。而外部晶体管则用于传导输出信号电流。推荐使用Ｐ沟道MOS晶体管。它的电压标称值必须大于或等于最大电源电压，如果电源电压＋Ｖcc超过了它的栅极击穿电压，晶体管的漏极将被击穿而失去作用。参考电压在管脚12处应精确校准。为保持精度，包括管脚３在内的任何负载都应与此点相连。西电科大信息处理所测控研究室2.1.4数据通信基础1.数据通信系统的相关概念1）误码率误码率的定义是二进制码元(每个数字就是一个码元)被错传的概率。这是衡量一个通信系统传输可靠性的指标

7、。当所传输的数字序列趋于无限长时，误码率等于被传错的二进制码元数与所传码元总数之比，即1)误码率2)传输速率西电科大信息处理所测控研究室2）传输速率传输速率包括数据传输速率和调制速率两种，分别用比特率和波特率来表示。(1)数据传输速率。数据传输速率是指单位时间内传送二进制代码的位数。其单位是比特/秒或位/秒，用比特率表示，记为bit/s或b/s。计算公式为西电科大信息处理所测控研究室式中S——数据传输速率；T——电脉冲信号(码元)的宽度或周期；N——电脉冲信号所有可能的状态数，是2的整幂数。lbN是每个电脉冲信号所表示的二进制数据的位数。若电信号所有可能的状