第二章 智能仪器的数据采集技术ppt课件.ppt

《第二章 智能仪器的数据采集技术ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章智能仪器的数据采集技术数据采集系统的组成结构模拟信号调理数据采集系统设计智能仪器的数据采集系统简称DAS（DataAcquisitionSystem），是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、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。第一节数据采集系统的组成结构传感器模拟信号调理数据采集电路微机系统图2.1数据采集系统的基本组成实际的数据采集系统往往需要同时测量多种物理量或同一种物理量的多个测量点。因此，多路模拟输人通道更具有普遍性。按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路

2、模拟输人通道可分为集中采集式和分散采集式两大类型。数据采集系统类型传感器传感器传感器模拟信号调整电路模拟信号调整电路模拟信号调整电路模拟多路切换器采样保持A/D转换计算机控制逻辑……一、集中式数据采集系统的典型结构多路分时采集分时输入结构多路同步采集分时输入结构传感器传感器传感器模拟信号调整电路模拟信号调整电路模拟信号调整电路模拟多路切换器采样保持A/D转换器计算机控制逻辑……采样保持采样保持二、分散采集式(分布式)(a)分布式单机数据采集结构传感器传感器传感器模拟信号调整电路模拟信号调整电路模拟信号调整电路采样保持A/D转换

3、器计算机控制逻辑……采样保持采样保持A/D转换器A/D转换器……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模拟信号和数字信号(b)网络式数据采集结构……………第二节模拟信号调理在一般测量系统中信号调理包括小信号放大、滤波外，还有零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，相应的执行电路统称为信号调理电路。传感器前置放大滤波器至采集电路典型调理电路的组成框图一、传感器的选用(一)对传感器的主要技术要求1.转换范围与被测量实际变化范围相一致2.转换精度转换速度应符合整机要求3.能满足被测介质和使用环境

4、的特殊要求4.能满足用户对可靠性和可维护性的要求(二)可供选用的传感器类型对于一种被测量，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、光纤温度传感器等好多种。1.大信号输出传感器传感器传感器传感器小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大小信号输出传感器的使用2.数字式传感器数字式传感器一般是输出频率参量，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3.集成传感器4.光纤传感器

5、二、运用前置放大器的依据放大器×K滤波器×1VINVIN1VON三、信号调理通道中的常用放大器在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器、程控增益放大器以及隔离放大器等。(一)仪用放大器R1=R2，R4＝R6，R5＝R7图2.9仪用放大器的基本结构假设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。仪用放大器主要性能指标非线

6、性度指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。要选择0.024%的仪用放大器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(1～50)V/℃变化3.建立时间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.恢复时间恢复时间是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6.共模抑制比放大器差模电压增益与共模电压增益值比。CMRR60～140dB(二)程控增益放大器由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。图

7、2.10程控放大器原理框图(三)隔离放大器隔离放大器采用浮离式设计，消除了输入、输出端之间的耦合，因此具有以下特点：1.能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。2.泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。3.共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流）进行准确、安全的测量。耦合方式:变压器耦合、光耦合、电容耦合284型隔离放大器四、模拟信号的采样与保存采样保持电路(S/H）采样保持的主要参数：捕捉时间tAC=300nS～15µS孔径时间tAp=10～20nS3.保持电压的下降0.1µ

8、V/S～1µV/S馈电±0.01%～±0.01%电压增益精度0.01%LF198/LF298/LF398的原理图两极采样/保持电路原理A/D转换器主要技术指标(1)分辨率ADC所能分辨的输入模拟量的最小变化量(2)转换时间A/D转换器完成一次转换所需的时间定义为A/D转换时间