智能仪器课本总结.pdfVIP

仪器仪表的划分：第一代为指针式仪器仪表，第二代为数字式仪器仪表，第三代为智能 式仪器仪表。 信息系统的三层次：数字化、自动化、智能化。 智能仪器的分类：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器、高级智能仪器。 智能仪器的两种基本类型：微机内嵌式、微机扩展式。 智能仪器的特点：1.测量过程的软件控制、2.数据处理、3.多功能化。 智能仪器发展的主要技术：1.传感器技术、2.A/D等新器件的发展将显著增强仪器功能与 侧量范围、3.单片机与DSP 的广泛应用、4.嵌入式系统与片上系统（SOC）将使智能仪器的 设计提升到一个新阶段、5.ASIC、FPGA/CPLD 技术在智能仪器中的广泛应用、6.llabview 等图形化软件技术、7.网络与通信技术、8.智能仪器的微型化技术。 数据采集系统多路模拟输入通道分类，各类数据采集系统的优缺点。 1. 数据采集系统的基本组成：传感器、模拟信号调理电路、数据采集电路、微机系统。 2.多路模拟输入通道分类：集中采集式（分时采集型、同步采集型）、分散采集式（分布 式单机采集系统、网络式采集系统）。 3.分时采集型：优点：多路信号共同使用一个S/H 和 A/D 转换器，简化了电路结构， 降低了成本。缺点：由于信号采集由多路转换开关分时切换，轮流选通的，使相邻两路信号 产生时间偏斜误差。 4.同步采集型：优点：实现信号的同步采样，消除分时采集型结构的时间偏斜误差，能 满足同步采集的要求，又比较容易简单。缺点：在被测信号路数较多的情况下，同步采得的 信号在保持器中保持的时间会加长，保持器会泄漏，信号有衰减，且各路保持时间不同，信 号衰减量不同，任无法获得真正同步输入。 5.分布式单片机采集系统：优点：由单 CPU 实现无相差并行数据采集控制系统实时响 应好，能够满足中小规模并行数据采集的要求。缺点：在稍大规模的应用场合，对计算机系 统的硬件要求较高。 6.网络式采集系统：优点：系统适应能力强，可靠性高，若某个采集站出现故障，只 影响单项的数据采集，而不会对系统其他部分造成任何影响。缺点：每个单片机仅完成有限 的数据采集和处理任务。 信号调理：在传统的仪器中，信号调理的任务较复杂，除了实现物理信号向电信号的转 换，小信号的放大、滤波外、还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程 切换等，这些操作统称为信号调理。 典型的信号调理电路组成框图：传感器前置放大低通滤波--高通--至采集电路 传感器类型：1.大信号输出传感器、2.数字式传感器、3.集成传感器、4.光纤传感器. 传感器的选用：1.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 度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标，应优于系统精度的10倍 左右。（3）能满足被测介质和使用环境的特殊要求（4）能满足用户对可靠性和可维护性的 要求 运用前置放大器的依据，滤波器位置放置要求？ 答：（1）为什么要使用前置放大器： 为了使电路输入端的小信号被电路噪声所淹没必须在电路前端加入放大器。（2）对前置放大 器的要求：前置放大器本身的等效输入噪声必须比其后级电路的等效输入噪声低。（3）.滤 波器应放在放大器后面有利于减少电路的等效输入噪声。 常用放大器：1.仪用放大器、2.程控增益放大器、3.隔离放大器 A/D转换器：A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器件。这个模拟量泛指电压、电阻、 电流、时间等参量、一般情况下，模拟量是指电压而言的。在数字系统中，数字量是离散的， 一般用一个称为量子Q 的基本单位来度量。一个2n位的二进制数其基本度量单位Q=满量 程模拟量的1/2n。模拟量的量化就是算出模拟量有几个Q并2n个离散点平中最近似的点平 代替。理想情况下量化带=Q。量化误差的绝对值|ε|Q 通常向左移 1/2Q调整量在特性，相 应量在误差降为-1/2Qε1/2Q。 A/D转换器理想传输特性曲线解析 a.每一个台阶宽度为一个量子Q其中心点对应不同 的电压值 b.这些中心点都在一条直线上当N趋于无穷大时 理想传输特性趋于这条直线上 c.阶跃发生在Vn+(1/2)Q处，差值Vi-Vn就是理想情况下的转化误差，称为量化误差。 A/D转换器的技术指标； 1.分辨率 :A/D转化器所能分辨输入模拟量的最小变化量，可以用输入变量程值的最小 变化量。2.转换时间: A/D转换器转换一次所需要的时间，与实现转换所采用的电路技术有 关，分辨率越高，转换时间越长3.精度 ：分为绝对精度个