传感检测系统及其应用.ppt

* 3．带通滤波器 带通滤波器用于通过某一频段的信号，而将此频段以外的信号加以抑制或衰减。其频率特性为： * 有源滤波器 1．一阶低通滤波器的频率特性 * 2．二阶低通滤波器 固有角频率 ： 等效品质因数： * 3．一阶高通滤波器 频率特性 ： 幅频特性： * 滤波器的频率特性(设R1=R2=R，Cl=C2=C) 固有角频率 等效品质因数 4．二阶高通滤波器 * 带通滤波器的频率特性： 通频带宽度B为两个通频带的 截止频率之差： 带通滤波器品质因数Q： 5．带通滤波器 * 带阻滤波器的频率特性： 通频带宽度B： 带阻滤波器品质因数Q： 6．带阻滤波器 * 数字滤波的常用方法 ▲ 用电阻和电容等元件组成的滤波器能对混进正常信号中的干扰信号进行抑制或削弱。同样，在微机系统中，用数字滤波器可滤除干扰信号。数字滤波能够用数学计算的方法增强信号、降低干扰、提取有用信息。它与RC滤波相比有许多独特的优点：如由于数字滤波利用程序来实现，因而不需要增加硬件，而且可靠性高、稳定性好、灵活方便。 几种常用的数字滤波方法： 1．限定最大偏差法 2．算术平均值法 3．加权平均滤波法 * 数／模(D／A)和模／数(A／D)转换 检测技术中，传感器的输出信号常为连续变化的模拟量，若要满足数字仪表和数字控制系统中传送、运算、处理和显示等需要，应将模拟量变为数字量，或再将数字量变为模拟量。 模／数(A／D)转换：将模拟量变为数字量。 数／模(D／A)转换：将数字量变为模拟量。 * 数／模转换原理▲ * D／A转换的等效电路▲ * 数／模转换器的技术指标 1．数／模转换器的分辨率 指最小输出电压与最大输出电压之比。 2．数／模转换器的精度 指输出模拟电压的实际值与理想值之差。这种误差由参考电压的波动、运算放大器的零点漂移、模拟开关的压降以及电阻阻值的偏差等因素引起。 3．数／模转换器的线性度 非线性误差的大小。 4．输出信号的建立时间 这一时间包括两部分：距运算放大器最远的那一位输入信号的传输时间；运算放大器到达稳定状态所需的时间。 此外还有电源抑制比、功率消耗、温度系数等技术指标，可查阅有关资料。 * 模／数转换原理 * 模／数转换逐次逼近法的转换原理▲ 模拟电压Ui输入时，首先将数码寄存器清零，然后输入时钟脉冲C来控制顺序脉冲发生器的输出顺序脉冲C0～C3，进而控制逐次逼近寄存器的输出。 数／模转换器的输入是逐次逼近寄存器的四位输出数码，输出是模拟量Uo，将其送到电压比较器的反相输入端。 电压比较器的输出接到触发器F0～F3的J端，并与反相器相接，反相器的输出端又接到触发器F0～F3的K端。 数码寄存器的输入量来自逐步逼近寄存器的输出数码，其C端与顺序脉冲发生器的C3端相连，当转换结束后，C3的时钟脉冲信号将反映模拟电压Ui的逐次逼近寄存器输出数码存到数码寄存器，以供提取。 模／数转换器的位数越多，分辨率越高，误差越小。 * 模／数转换器的技术指标 1.分辨率 分辨率以输出二进制数的位数表示。位数越多，分辨率越高，一般转换精度也越高。 2．相对精度 相对精度为转换器实际转换值和理想特性之间的最大偏差，除以输入转换值，以相对值表示。 3．转换速度 转换速度用完成一次转换所需要的时间来衡量。转换时间是指从接到转换信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号为止所需要的时间，转换电路不同，转换速度也不同。多数A／D转换器的转换时间在(10～50)μs之间。 此外还有电源抑制、功率消耗、温度系数、输入模拟电压范围及输出数字信号的逻辑电平等技术指标。 * 传感器与模／数(A／D)转换器的连接通道 电信号 信号调理 信号选择 数字化检测处理 作用：用分时法切换， 使多个信号共用一个模／数转换器 。 * 放大与滤波环节 放大输出差模信号，抑制共模干扰信号 。 集成运算放大器特点： 1、输入阻抗高 2、输出阻抗低 3、共模抑制比强 4、可增益调节 5、无零点漂移 6、能快速采样 放大器参数选择： 1、A1A2尽量对称 2、A3尽量失调小 3、使Rf=R 4、Rg按增益选