第章 信号转换技术.pptVIP

* §3.3.3 数据处理初步 一、数据处理算法概述 所谓算法：是指对输入的信息进行必要的分析和处理，以及进行显示与控制的整个操作过程。它可以用数字模型或操作流程表示。 数据处理是含义较为广泛的术语，可指信号变换处理，也可指有表及里求真求实的数据处理。 * 二、智能仪表的数据处理 对测量数据做一些基本的处理。 其次，是指频谱分析、相关计算、统计与评估等复杂的分析计算。 智能仪器多功能的特点，主要是通过微处理器的数据存储和快速计算进行间接测量实现的。根据不同的应用实际，智能仪器中的数据处理算法多种多样。 * 三、常用的数据处理算法 1、极值判断、分段测量 逻辑运算是简单而又十分有用的一种数据处理手段。 智能仪器常用它进行极值判断与报警、测量范围的分段。 * CONS EQU 40H DZERO EQU 41H DFULL EQU 42H ALARM MOV A, DZERO CLR C SUBB A,CONS J(N)C CLOW MOV A, DFULL CLR C SUBB A,CONS J(N)C CHIGH * 2、量程的分段 各量程分段的上、下限值的确定值得原则是能提高数据采集的分辨率，保证测量的应有精度。 如某功能测量仪有0.4V/4V/ 40V/ 400V四个量程， 则4V量程的下限为下一量程的120%，即0.48V。 上限为本量程的120%。当在这一个量程内，当数据小于0.48V时，仪表应自动转入0.4V量程档。 当数据采集的结果大于4.8V时，仪表应自动转到40V档。 * 3、标度变换 工业过程的各种测量不仅量纲不同，其数值变化范围往往也相差很大。为了采集数据，不管何种传感器，测量何种被测量所得的信号，都要处理成与A/D转换器输入特性相匹配的电压信号。 什么是标度变换？ 要使仪表显示、记录、打印等结果能反映测量的实际数值，就必须要对A/D转换后的数字信号进行变换。 * （1）线性仪器的标度变换 * 例如：某热处理炉温度测量仪 设下限对应的数字量为零。 量程为200-800度 在某一时刻仪表进行数据采集所得的结果是CDH(8位)FFH * （2）非线性测量的标量变换 根据具体情况确定标度变换公式。 例如流量与差压的关系为 * A/D转换器的选用（二） MUX，SH和A/D总误差是这三组成部分的分项误差的在综合值，因此选择器件精度的一般规则是：每个元件的精度指标应优于系统精度的10倍。 0.1%的数据采集系统，所用A/D及其它二个的线性误差都应小于0.01% 已知A/D的量化误差为正负LSB，因此可以根据精度 * A/D转换器的选用（三） A/D从启动到转换结束输出稳定的数字量，需要一定的时间。不同的转换器，输出的时间不同。 低速适合温度、压力、流量等缓变参量的检测 中速适合工业多通道单片机检测系统和声频数字转换系统 高速采用双极性和cmos工艺，适用于雷达、实时光谱分析、数字通信、视频转换系统。 * 根据环境温度条件选择A/D 对于工作温度、功耗、可靠性等级参数。根据环境条件来选择 选择A/D的输出状态 并行输出还是串行输出（适合远距离），二进制编码还是BCD码输出； 使用外部时钟还是内部时钟。 有无三态输出缓冲器，以及与TTL、CMOS 电路的兼容性。 A/D转换器的选用（四） * 采样保持器（Sample Holder） 在A/D转换器进行采样期间，保持被转换输入信号不变的电路称为采样保持电路 A/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间 不同A/D转换芯片，其转换时间各异，对于连续变化较快的模拟信号如果不采取采样保持措施，将会引起转换误差 慢速变化的模拟信号，在A/D转换系统中，完全可以不必采用采样保持电路，而且并不会影响A/D转换的精度 * 采样-保持（S/H）电路 uo A2 C ui A1 uc （t） （t） （t） 输入缓冲 放大器 模拟开关 输出缓冲 放大器 保持电容 * 采样/保持示意图 * §3.3 输出通道技术 输出通道技术概述 D/A转换 光电隔离技术 数据处理初步 * 单片机→开关量→光隔→功放→开关量控制装置(开关量控制照明灯) 单片机→数字量→光隔→D/A→模拟控制装置(模拟量驱动的各种模拟仪表) 单片机→数字量→光隔→数字量调节→数字量控制装置(为其他的数字（智能）设备提供的数字信息) 单片机→频率量→光隔→F/V→功放→模拟控制装置(用PWM或HSO