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海事大学电气系测控专业 测控电路考试资料
绪论
1.1测控电路功用
测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用?
传感器的输出信号一般很微弱,还可能伴随着各种噪声,需要用测控电路将它放大,剔除噪声、选取有用信号,按照测量与控制功能的要求,进行所需演算、处理与变换,输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中,电路是最灵活的部分,它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用,测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。
产品的质量和效率是衡量一切生产过程优劣的两项主要指标。
智能化是能在复杂的、变化的环境下自行决策的自动化,决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握,同样也离不开检测。
测控系统的主要组成:传感器(测量装置,是敏感元件,功能是探测被测参数的变化)、测量控制电路(简称测控电路,用与处理和变换信号)和执行机构三部分组成。
1.2 测控电路的组要特点与要求
影响测控电路精度的主要因素有哪些,而其中哪几个因素又是最基本的,需要特别注意?
影响测控电路精度的主要因素有:
噪声与干扰;
失调与漂移,主要是温漂;
线性度与保真度;
输入与输出阻抗的影响。
其中噪声与干扰,失调与漂移(含温漂)是最主要的,需要特别注意。
测控电路的特点:精度高(低噪声与高抗干扰能力、低漂移,高稳定性、线性与保真度好、有合适的输入与输出阻抗)、动态性能好(响应快和动态失真小)、高的识别和分析能力(模数转换与数模转换、电量参数的转换、量程的变换、信号的处理与运算)、可靠性高、经济性好。
为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节,它体现在哪些方面?
为了适应在各种情况下测量与控制的需要,要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力,这些工作通常由测控电路完成。它包括:
模数转换与数模转换;
直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换;
量程的变换;
选取所需的信号的能力,信号与噪声的分离,不同频率信号的分离等;
对信号进行处理与运算,如求平均值、差值、峰值、绝对值,求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1.3测控电路的输入与输出信号
测控电路的输入信号是由传感器送来的,即传感器的输出信号为测控电路的输入信号,主要可分为模拟信号(已调制信号(可分为调幅、调频、调相信号)和非调信号(输入信号的参数与被测信号的参数相一致))、数字信号(增量码信号(被测量值的增量与传感器输出信号的变化周期成正比,与模拟信号的主要区别是:其信号波形不由被测量值或其增量决定)、绝对码信号(一种与状态相对应的信号))和开关量信号。
1.4 测控电路的类型与组成
测量电路
模拟式测量电路(需要模数(A/D)转换电路 ,方框图在书上P8)
增量码数字式测量电路
控制电路
开环控制
在开环系统中传递函数的任何变化将引起输出的变化。其次,不可避免地会有扰动因素作用在被控对象上,引起输出的变化。利用传感器对扰动进行测量,通过测量电路在设定上引入一定修正,可在一定程度上减小扰动的影响,但是这种控制方式同样不能达到很高的精度。一是对扰动的测量误差影响控制精度。二是扰动模型的不精确性影响控制精度。比较好的方法是采用闭环控制。
闭环控制(书上更完整)
第二章 信号放大电路
放大电路的性能指标:
输入阻抗RI 和输出阻抗RO
输入失调电压U0s和输入失调电流I0s
输入偏置电流 IIB(nA级)
开环增益K和闭环增益Kf =uo/ui
差模增益Kd和共模增益Kc
共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc
噪声的基础知识:
通常传感器的输出信号只有几毫伏,甚至更小,而输入到放大器的噪声与放大器自身产生的噪声,往往就大于放大器的输入。
噪声广义:干扰有用信号的某种不希望的扰动。内部的称为噪声,外部称为干扰。
噪声可分为白噪声和色噪声
白噪声:噪声的波形是随机的,即它的幅值、相位、频率都是随机的,其瞬时值不能预测,但每Hz带宽内包含的噪声功率从统计观点看是一个常数。
色噪声:噪声的频率是固定的,是可以预测的,但幅值与相位有可能是随机的。例如接地噪声。
固有噪声:热噪声(导体中电荷载流子的热激振动引起的)、低频噪声(低频噪声电压的方均值与频率大小成反比,又称1/f 噪声)、散弹噪声(由于流过二极管、三极管位垒区的载流子不是连续的,显脉冲性质,这种脉冲电流的平均值为0,方均值不为0,白噪声)
何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?
在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。
对其基本要求是:
入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配;
定的放大倍数和稳定的增益;
噪声;
的输入失调电压和输入失调电流以及低的
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