测量和数据采集系统第3版.ppt

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1、7.1电量测量7.2非电量电测法和数据采集系统的组成7.3传感器*7.4有源滤波和测量放大电路*7.5模拟开关和取样-保持电路7.6数-模(D/A)转换器7.7模-数(A/D)转换器7.8非电量测量系统举例第7章测量和数据采集系统7.1.1常用电工测量仪表的分类7.1.2测量误差和仪表准确度7.1.3电流、电压、功率和电能的测量7.1电量测量电工测量仪表按测量方法分为直读式和比较式仪表。直读式仪表能直接指示被测量的大小,又分为模拟式仪表和数字式仪表。比较式仪表(例如直流电桥、直流电位差计、交流电桥)是将被测量和已知的标准量进行比较,从而确定被测量的数值。7.1.1常用电工测量仪表的分

2、类表7.1.1电工测量仪表上的几种符号及其意义符号意义符号意义-直流仪表2或2kV绝缘强度实验电压2kV~交流仪表⊥或↑仪表直立放置_~交直流仪表︹或→仪表水平放置1.5或1.5准确度等级1.5级BC工作环境等级11工作环境等级分A、B、C三组,其中A组(温度0℃+40℃,相对湿度80%以下)不在面板上标出;B——温度-20℃~+50℃,相对湿度85%以下;C——温度-40℃~+60℃,相对湿度98%以下。在用电工测量仪表进行测量时,仪表的读数和被测量的实际值之间总要存在一定的误差。误差的表示方法主要有绝对误差和相对误差:绝对误差是指仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值,即

3、△A=Ax-A0γ=△AA0×100%相对误差是指绝对误差△A与被测量的实际值A0之间的差值,即7.1.2测量误差和仪表准确度仪表的准确度是按仪表的最大相对额定误差来分级的,即:△Am相对额定误差:γm=Am×100%目前我国直读式电工测量仪表的准确度分为如表7.1.2所示五个等级。5.0表7.1.2各级仪表的最大基本误差仪表的准确度等级基本误差%0.1±0.10.2±0.20.5±0.51.0±1.01.5±1.52.5±2.5±5.01.电流和电压的测量测量直流电流常用磁电式电流表测量直流电压常用磁电式电压表圆柱型铁心FF磁电式仪表的结构示意7.1.3电流、电压、功率和电能的测量

4、测量交流电流常用电磁式电流表,测量交流电压常用电磁电压表。电磁式仪表常采用推斥式结构。可动铁片固定铁片固定线圈电磁式仪表结构示意2.功率和电能的测量功率的测量常采用功率计直接测量。目前常用的是电动式功率计,它是电动式仪表的一种。固定线圈固定线圈可动线圈FF电动式仪表结构示意i2ii1**+-u功率计接线负载感应式电度表结构非电量电测法非电量信号传感器信号处理A/D转换模拟显示数字显示计算机原理框图*7.2非电量电测法和数据采集系统的组成数据采集系统的组成传感器1模拟信号1滤波放大1S/H1传感器2模拟信号2滤波放大2S/H2传感器n模拟信号n滤波放大nS/Hn……A/D微机系统多路转

5、换开关原理框图传感器是一种以测量为目的,能够感受规定的被测量,并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。按被测对象的参数分类:温度、速度、力…按被变换原理分类:电阻式、电容式、…正确合理选择传感器:精度、可靠性、稳定性、抗干扰性。7.3传感器几种常用传感器介绍温度传感器金属热电阻、半导体热电阻(热敏电阻)、热电偶、集成稳度传感器。热敏电阻又分:PTC(阻值随温度成正比变化)、NTC(阻值随温度成反比变化)。IsRT-++处理常用测温电路力传感器外引线焊接电极内引线硅条胶膜衬底半导体应变片RRRR1R+∆RUsU-++-放大和显示应变测量电路热释电红外线传感器待测目标光学系统(菲涅尔

6、透镜)热释电红外传感器信号处理报警电路+-UDDRGSDE处理++--双探测元件滤光片信号电路气体传感器电极加热器瓷绝缘管旁热式气敏器件结构及符号SnO2烧结体123456(a)结构(b)符号~220VBZ氖管家用可燃性气体报警器电路气敏传感器蜂鸣器BR霍尔传感器霍尔传感器是将霍尔元件、放大器、温度补偿器及稳压电路集成在一个芯片上,它基于霍尔磁效应,可以将磁场磁通量的变化转化成为线性的电压信号输出。用霍尔元件可以制成霍尔电流传感器、霍尔电压传感器及霍尔功率传感器另外,霍尔元件可用于位置及位移检测,转速、转角及移动速度检测等。电梯智能称重变送装置7.4.1有源滤波电路7.4.2测量放大

7、电路*7.4有源滤波器和测量放大电路1.低通有源滤波电路RCRfR1uiRC滤波环节同相输入比例放大电路负反馈网络一阶低通有源滤波电路7.4.1有源滤波电路=(1+RfR1)1+jωRCUi.=Af1+jωωc1√1+(ωωc)2=Af–arctanωωcH(jω)=Ui.UO.H(jω)√1+(ωωc)2=Af–arctan(ωωc()ω=)幅频特性相频特性UO.=(1+RfR1)R-jωC1-jωC1Ui.=Af1+jωωcUi.H(jω)√1+(ω

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