第二章_数据采集技术ppt课件.ppt

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1、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§2.2模拟信号调理§2.3量程自动转换技术§2.4A/D转换及接口技术§2.5数据采集系统设计及举例§2.6数据采集系统误差分析§2.7开关量输入通道§2.8模拟量输出通道§2.9开关量输出通道§2.1数据采集概述数据采集系统简称DAS（DataAcquisitionSystem），是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采样、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。多路模拟输入通道数据采集系统◆同时测量多

2、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传感器模拟信号调理数据采集电路微机系统图、数据采集系统的基本组成一、多路模拟信号集中采集式1.集中式数据采集系统的典型结构之一传感器1传感器2传感器3调理调理调理模拟多路开关A/D计算机控制逻辑S/H多路共用采集电路分时采集2.集中式数据采集系统的典型结构之二传感器1传感器2传感器3调理调理调理S/HS/H模拟多路开关S/HA/D计算机控制逻辑多路同步取样共用A/D分时采集3.集中式数据采集系统的典型结构之三

3、多通道同步采样A/D，分时传输数据多通道独立取样A/D，有通道缓存通信接口上位机数据采集站1数据采集站2数据采集站3数据采集站N………………模拟信号或数字信号网络式数据采集结构二、分布式采集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模拟信号调理数据采集系统信号调理（SignalConditioning）的任务：实现非电量信号向电信号的转换、小信号放大、滤波等；与软件配合实现零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等功能。传感器前置放大滤波程控放大滤波采集电路典型模拟调理

4、电路的组成框图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，自行设计传感器一、传感器的选用将被测量→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；

5、能满足用户对可靠性和可维护性的要求。(一)传感器的主要技术指标对于一种被测量，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。(二)选用什么类型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。传感器传感器传感器小

6、信号放大信号修正与变换滤波A/D微机微机I/V转换V/F光电耦合小电流小电压大电压大电流图、大信号输出传感器的使用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传感器放大整形光电隔离计算机传感器整形光电隔离计算机频率输出开关量输出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

7、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。3.集成传感器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？二、运用前置放大器的依据当传感器输出信号比较小，必须选用前置放大器进行放大。VINVOS前置放大器K0后级电路KVISVIN0VON放大器噪声分析总的等效输出噪声：总的等效输入噪声：假定不

8、设前放时，输入信号被电路噪声淹没，即：VIS＜VIN，加入前放后，希望VIS>V'IN，就必须使V'IN