数据采集与处理技术复习.docx

第一章：数据采集的基本概念，任务，组成）1、数据采集的定义：指采集温度、压力、流量等模拟量，转换成数字量，由计算机进行存储、处理、打印的过程。相应系统称为数据采集系统。2、数据采集的任务：①采集传感器输出的模拟信号，并转换成数字信号，然后送入计算机②计算机对数字信号进行处理意义：①在生产过程中，对工艺参数进行采集、监测，为提高质量、安全，生产、降低成本提供信息；②在科学研究中，用来获取微观、动静态信息。解决人不能解决的问题，提高工作效率，取得较好的经济效益。3、数据采集系统性能优劣的评价标准：系统的采样精度和采样速度。4、数据采集系统的功能：①采集数据②模拟信号处理③数字信号处理(抗干扰力强)④开关信号的处理⑤二次数据计算⑥屏幕显示⑦数据存储⑧打印输出⑨人机联系。5、数据采集系统基本结构形式：(1)微机型：结构简单，易实现；对环境要求不高；系统成本低；集散型的基本单元；模板齐全，易组成系统。(2)集散型：适应能力强;可靠性高;实时性好;对硬件要求不高。6、数据处理的类型：①按处理方式，实时（在线）处理和事后（脱机）处理②按处理性质，预处理和二次处理；7、数据处理的任务：①对采集信号作标度变换（将没有物理意义的电压信号，转换为原来对应的物理量）②消除数据中的干扰③分析计算数据中的内在特征。第二章：（采样，量化，编码）1、模拟量转换成数字量过程：模拟信号→采样/保持→量化→编码→数字信号2、采样过程：脉冲调制，一个连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭（周期为TS，开关闭合时间为τ）的采样开关K 之后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs )3、采样定理一：对一个频率在0～fc内的连续信号进行采样，当采样频率为fs ≥2 fc 时，由采样信号xs(nTs )能无失真地恢复为原来信号x(t) 。物理意义：①连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的。即0 ≤ f fc②采样周期Ts 不能大于极小周期Tc 的一半必要性：①信号之间相互干扰②信号频谱混叠，不能无失真的恢复信号不适用情况：①fc≤1/2Ts时，须严格控制采样起点②当fc=1/(2Ts)时不适用，易产生混频。4、混频：模拟信号中的高频成分(f 1/2Tc )被叠加到低频成分(f1/2Tc) 上的现象。产生频率混淆现象的临界条件：fS = 2 fC。消除混频的措施：提高采样频率；抗混滤波（在采样前，先用一截止频率为 fC 的滤波器对信号x(t) 低通滤波，滤除高频成分，然后再进行采样）5、采样技术包括：（书P34-38）常规采样；间歇采样；变频采样；下采样（书P37例题）；6、采样控制方式：①无条件采样(定时采样，等点采样)：仅适用于A/D转换快，CPU与A/D转换器同时工作②中断控制采样：系统要求同时采集数据和控制③查询方式：系统只采集几个模拟信号④DMA方式：高速数据采集7、量化：把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量整数倍来代替该幅值。这过程称为“量化过程”，简称“量化”。8、量化单位：q = FSR/（n为量化器的位数）量化方法：只舍不入和有舍有入9、量化误差是一种原理性误差，它只能减小而无法完全消除。增加A/D转换器的位数n能减小量化误差第三章（模拟多路开关）多路开关的作用：将多路被测信号分别传送到A/D转换器进行转换。2、电子式多路开关分为：①双极性晶体管开关，优点：开关速度快；缺点：漏电流大，开路电阻小，导通电阻大。电流控制器件，功耗大，集成度低，只能向一个方向传送信号。②结型场效应晶体管开关：优点：开关切换速度快，导通电阻小，可两个方向传送信号。缺点：为分立元件，需专门的电平转换电路驱动，使用不方便。③绝缘栅场效应管开关：哦优点：开关切换速度快，导通电阻小，且随信号电压变化波动小；易于和驱动电路集成。缺点：衬底要有保护电压。④集成电路开关3、多路开关的电路特性：（1）漏电流：通过断开的模拟开关的电流，用IS表示。（2）动态响应（3）源负载效应误差：信号源电阻RS和开关导通电阻RON与多路开关所接器件的等效电阻RL分压而引起的误差。（4）串扰：断开通道的信号电压耦合到接收通道引起的干扰第四章（测量放大器及相关计算）1、测量放大器特点：具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗共模干扰、低温漂、低失调电压，广泛用于放大微弱信号。2、测量放大器主要技术指标：①非线性度：放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。②温漂：测量放大器输出电压随温度变化的程度。应尽量选择温漂小的测量放大器。③建立时间：指从阶跃信号驱动瞬间至测量放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。④恢复时间：放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需时间。④电源引起的失调：电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值⑤