自动检测技术第3版马西秦第12章节信号处理技术幻灯片.pptVIP

第十二章 检测系统中的 信号处理 无论是对无源型传感器还是有源型传感器，在将被测信号转换为电信号之后，都需要对这个微弱的电信号进行放大隔离、滤波、变换、零点校正、线性化、温度补偿、误差修正、量程切换等信号处理。 第一节 信号的放大技术 一、运算放大器基本电路 同相放大器 反相放大器 基本运算放大电路的缺点是抗干扰能力差。实际传感器输出信号往往有许多干扰，因此必须设计有足够放大能力且抑制共模干扰的精密放大器，即仪用放大器。 二、测量放大器电路 1. 原理电路 同相放大器 差动放大器 同相放大器 2. 实用测量放大器电路 (1)AD521 AD521芯片 AD521基本接法 AD521的输入信号耦合方式 A.变压器耦合 B.热电偶直接耦合 C.电容器耦合 (2)AD522 应用AD522的典型测量电路 AD522芯片 三、程控测量放大器PGA 1.程控测量放大器原理 程控测量放大器PGA，即可编程序的增益放大器，通过微型计算机的数字量控制改变其放大倍数，对不同信号使用不同量程，给后面的A/D转换器提供合适的输出信号。 A/D转换 微机控制 2.程控测量放大器产品LH0084 A/D 转 换 微 机 控 制 接地 选择 反馈 选择 3.PGA的应用 自动量程切换 程序流程图 具有自动量程切换的数字电压表 原理图 传感器 放大器 微机系统 四、隔离放大器 1.隔离放大器的原理结构 隔离放大器内部由四部分组成： （1）输入运算放大器、调制器； （2）信号耦合变压器； （3）解调器、输出运算变压器； （4）隔离电源。 隔离放大器 示意图 隔离放大器原理图 隔离放大器简化功能图 2.隔离放大器的工作原理 （1）输入运算放大器、调制器：将传感器送来的信号进行滤波、放大，并调制成交流信号。 （2）信号耦合变压器：隔离传递交流信号。 （3）解调器、输出运算变压器：把交流信号解调成直流信号，并进行滤波和进一步放大，提供合适的输出电压。 （4）隔离电源：为隔离放大器提供能源。 隔离放大器的总电压增益： 第二节 信号传输中的变换技术 在仪表自动检测系统中，为了便于检测电路与计算机控制系统的连接，目前世界各国均采用标准的检测输出信号等级： 直流电流0—10mA或4—20mA，直流电压0—5V。 测控系统采用直流标准信号的原因： （1）直流信号传输容易抗干扰； （2）直流传输不受传输线路电感、电容及负荷性质影响。 （3）直流信号便于A/D转换。 远距离传输经常将电压输出转换为标准电流输出。 一、信号在传输中变换的意义 二、常用的信号变换方法 电压信号变换为0-10mA标准电流 的V/I转换电路 电压信号变换为4-20mA标准电流的 V/I转换电路 电压信号变换为4-20mA标准电流的V/I转换电路，还具有传送线断线自检功能。 断线自检电路 第三节 信号的非线性补偿技术 自动检测系统中出现非线性特性的原因： （1）传感器本身的输入输出关系存在非线性 （2）测量电路的输入输出关系存在非线性 解决非线性问题的方法： （1）缩小测量范围 （2）采用非线性指示刻度 （3）增加非线性补偿环节 增加非线性补偿环节的方法： （1）硬件电路补偿。 （2）微机软件补偿。 1.解析计算法 一、非线性补偿环节特性的获取 上图，如已知 ，希望实现： 的 线性输入输出关系。 则通过三个解析式联立可求得非线 性补偿环节的特性为： （3）第四象限作希望的输入输出特性曲线。 (4) 将x轴分n段，作垂线，取交点组1和交点组4，再从交点组1作水平线，得交点组2。 (5) 从交点组2作垂线，从交点组4作水平线，在第三象限得校正曲线。 2.图解法 （1）第一象限作传感器的输入输出特性曲线。 （2）第二象限作放大器的输入输出特性曲线。 1.硬件电路实现方法 利用二极管、电阻网络和集成运算放大器构成非线性分段电路，合理选择各段斜率，实现非线性补偿特性。 各段折线方程，ki为斜率 二、非线性补偿环节的实现方法 精密折点实现电路 简单折点实现电路 2.微机软件实现方法