测控电路课件第1章

1绪论授课教师：王翥1课程名称：测控电路使用教材：张国雄主编，测控电路，第4版机械工业出版社，2012年3月参考教材：李刚、林凌主编，现代测控电路高等教育出版社，2011年5月孙传友等编著，测控电路及装置北京航空航天大学出版社，2002年5月1绪论授课教师：王翥2系统的构成及测控电路在系统中的位置测控对象微处理器传感器1信号调理1传感器n信号调理nMUXA/D转换光电隔离执行机构1驱动电路1执行机构n驱动电路nMUXD/A转换光电隔离开关量检测1光电隔离开关量检测n光电隔离开关量控制1光电隔离开关量控制n光电隔离显示单元打印单元报警单元键盘存储单元电源1绪论授课教师：王翥3ξ1.1测控电路的作用ξ1.2对测控电路的要求ξ1.3测控电路的输入输出信号ξ1.4测控电路的类型与组成ξ1.5测控电路的发展趋势ξ1.6课程的性质、内容与学习方法1绪论授课教师：王翥4ξ1.1测控电路的作用1、为保证产品质量——离不开测控技术2、为提高生产效率——离不开测控技术3、为进行科学研究——离不开测控技术4、测控系统的组成门德列耶夫说过：科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少没有真正的、精确的科学。传感器测量控制电路执行机构图1-1测控系统的组成1绪论授课教师：王翥5ξ1.1测控电路的作用传感器测量控制电路执行机构测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？信息技术包括：信息获取、处理、传输、存储、执行（控制）。测与控占据了两头：信息获取—测量；执行—控制。1绪论授课教师：王翥6ξ1.2对测控电路的要求一、精确度高影响精确度的几个因素：1、噪声与干扰——低噪声、高抗干扰能力2、失调与漂移——低温漂、高稳定性3、较好的线性度与保真度4、输入与输出阻抗的影响——输入输出阻抗要适当二、动态特性要好——响应快、动态失真小1绪论授课教师：王翥7ξ1.2对测控电路的要求三、具有灵活的信号转换能力1、模数转换与数模转换。2、电量参数的转换——交直流转换、电压电流转换。以及幅值、相位、频率、脉宽的转换。3、量程的变换——避免灵敏度与分辨能力不足，和信号饱和两种极端现象的出现。4、信号的处理与运算——平均值、差值、峰值、绝对值、导数、积分等。1绪论授课教师：王翥8ξ1.2对测控电路的要求四、可靠性高（产品的型式实验）五、经济性好（性价比要高）1绪论授课教师：王翥9ξ1.2对测控电路的要求型式试验型式试验即是为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。新产品只有通过型式试验，该产品才能正式投入生产。型式试验的依据是产品标准。试验所需样品的数量由论证机构确定，试验样品从制造厂的最终产品中随机抽取。试验在被认可的独立检验机构进行，对个别特殊的检验项目，如果检验机构缺少所需的检验设备，可在独立检验机构或认证机构的监督下使用制造厂的检验设备进行。1绪论授课教师：王翥10ξ1.3测控电路的输入输出信号一、模拟信号(一)非调制信号——大部分信号所采用的形式被测量测量信号0xt图1-2非调制模拟信号特点：送到电路的信号与被测量具有近似线性关系。1绪论授课教师：王翥11ξ1.3测控电路的输入输出信号(二)已调制信号——调制的目的是抗干扰、便于远传例：用电感传感器测量工件轮廓形状几个重要概念：1、载波信号2、载波频率3、调制信号4、已调信号5、调幅信号（调频信号、调相信号、脉宽调制信号）1绪论授课教师：王翥12ξ1.3测控电路的输入输出信号usucx214图1-3用电感传感器测量工件轮廓形状3txOtOucusa)调制信号b)载波信号Otc)调幅信号图1-4调幅信号1绪论授课教师：王翥13ξ1.3测控电路的输入输出信号二、数字式信号（一）增量码信号特点：不具有记忆功能例如：采用激光干涉法测量位移时传感器的输出为增量码信号。信号周期数：2LN1：激光器2：分光镜3：参考反射镜5：工作台4：靶标反射镜6：光电元件L工作台每移动半个周期，干涉条纹就变化一个周期。输出反映变化量图1-5迈克尔逊激光干涉仪光路1绪论授课教师：王翥14ξ1.3测控电路的输入输出信号二、数字式信号（一）增量码信号不具有记忆功能特点：被测量的增量与传感器输出信号的变化周期数成正比。问题：信号一旦中断，就无法判断物体的状态。LNW亮亮暗LW输出反映变化量1绪论授课教师：王翥15ξ1.3测控电路的输入输出信号二、数字式信号（二）绝对码信号具有记忆功能1111000000010010001101000101011001111000111011001101101110101001图1-6码盘特点：输出与状态一一对应1绪论授课教师：王翥16ξ1.3测控电路的输入输出信号二、数字式信号（三）开关信号输出只有两种状态:开/关通/断亮/暗0/11绪论授课教师：王翥17ξ1.4测控电路的类型与组成一、测量电路的基本组成(一)模拟式测量电路的基本组成(二)数字式测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成(一)开环控制(二)闭环控制1绪论授课教师：王翥18ξ1.4测控电路的类型与组成电路传感器量程切换电路放大器解调器信号分离电路运算电路模数转换电路计算机显示执行机构振荡器电源图1-7模拟式测量电路的基本组成1绪论授课教师：王翥19ξ1.4测控电路的类型与组成指令传感器电路传感器显示执行机构计算机锁存器计数器转换电路脉冲当量放大器整形电路细分电路手动采样锁存指令辨向电路图1-8增量码数字式测量电路的基本组成1绪论授课教师：王翥20ξ1.4测控电路的类型与组成图1-9开环控制系统的基本组成测量电路控制电路扰动量传感器放大电路输出转换电路设定电路执行机构给定机构被控对象1绪论授课教师：王翥21ξ1.4测控电路的类型与组成设定电路比较电路校正电路转换电路给定机构执行机构被控对象输出传感器扰动放大电路控制电路图1-10闭环控制系统的基本组成1绪论授课教师：王翥22ξ1.5测控电路的发展趋势•优质化(精、快、可靠）•集成化•数字化•通用化、模块化•测控一体化•自动化与智能化•系统观念：作为研究人员，要培养系统观念很重要。1绪论授课教师：王翥23ξ1.6课程的性质、内容与学习方法•课程的性质——专业课•与其他课程的关系传感器、模拟电路、数字电路•课程内容信号的放大、调制、转换、控制、传输•学习方法理论学习；仿真试验；动手实践。1绪论授课教师：王翥24