虚拟仪器技术.pptx

;引 言;4.1 数据采集（DAQ）及数据采集系统（DAS）;4.1.2 数据采集系统基本组成 1.DAS的基本组成 数据采集系统包括硬件和软件两大部分，硬件部分又可分为模拟部分和数字部分。下图是硬件基本组成示意图 ;DAS的基本结构图表示如下;4.1.3 数据采集系统的主要性能指标 （1）系统分辨率 下表列出了满度值为10V时数据采集系统的分辨率。 （2）系统精度 （3）采集速率;（4）动态范围 数据采集系统的动态范围通常定义为所允许输入的最大幅值Vimax与最小幅值Vimin之比的分贝数，即 式中最大允许输出幅值Vimax是指使数据采集系统的放大器发生饱和或者是使模数转换器发生溢出的最小输入幅值。 瞬时动态范围是指某一时刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值之比的最大值，即幅度最大频率分量的幅值Afmax与幅度最小频率分量的幅值Afmin之比的分贝数。用I表示瞬时动态范围，则有;（5）非线性失真 谐波失真系统用来衡量系统产生非线性失真的程度，它通常用下式表示 式中 A1——基波振幅； Ak——第k次谐波（频率为kf）的振幅。;4.2 信号获取与信号调理技术;;4.2.2 采集信号调理的主要功能 1、被采集信号的特点 传感器感应物理现象并生成与被检测的物理量成比例的电信号。传感器输出信号的类型，主要有电阻、电压、电流和频率等四类信号。 2、信号调理功能 信号调理功能主要有： 1）放大功能 2）隔离功能 3）多路复用功能 4）滤波功能 5）激励功能 6）线性化功能 ;4.2.3 模拟开关 1．模拟开关的分类 2．模拟开关的主要技术指标 模拟开关的主要技术参数如下： （1）通道数量 （2）泄漏电流IS （3）导道电阻Ron （4）导通电阻的平坦度 （5）切换速度 （6）电源电压范围 ;4.2.4 测量放大电路 1．测量放大器电路原理;测量放大器的增益由下列公式来确定 ;从而测量放大器输出电压为 为了提高测量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，测量放大器的电路结构采用对称行式，一般取 ，可得增益表达式为 很显然，调节Rg可以很方便地改变测量放大器的增益大小。 ;2．测量放大器主要技术指标 测量放大器的主要技术指标有下面六个方面 1）共模抑制比 共模抑制比CMRR可表示为 2）温度漂移 3）非线性度 4）建立时间 5）恢复时间 6）电源引起的失调 ;4.2.5 模拟量（激励信号）输出 1. D/A转换原理 根据叠加原理，D为任意数时四位D/A转换器的总输出电压 ;2．D/A转换器的主要技术指标 1）分辨率 2）转换精度 3）转换时间 4）尖峰误差 ;3．D/A转换电路输入与输出形式 1）输入方式 2）输出方式 输出输入关系式为 ; D/A芯片连接成双极性输出的电路图及数字量与模拟量的关系如下图所示;4.3 采样保持与A/D转换技术;2．采样保持器的组成原理 采样保持器（S/H）可以取出输入信号某一瞬间的值并在一定时间内保持不变。采样保持器有两种工作方式，即采样方式和保持方式。在采样方式下，采样保持器的输出必须跟踪模拟输入电压；在保持方式下，采样保持器的输出将保持采样命令发出时刻的电压输入值，直到保持命令撤销为止。其原理如图所示 ;3．采样保持器的主要性能指标 主要性能指标如下 （1）捕获时间tAC （2）孔径时间tAP （3）保持建立时间tHS （4）孔径抖动 （5）衰减率 ;4.3.2 A/D转换器的分类和指标 1．A/D转换器分类;表4-3列出了6种常用的A/D转换器比较;2．技术指标 A/D转换器常用以下几项技术指标来评价其质量水平。 1）分辨率与量化误差;2）转换精度;3）转换速率 转换速率是指A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。这个指标也可表述为转换时间，即A/D转换从启动到结束所需的时间，两者互为倒数。例如，某A/D转换器的转换速率为10MHz，则其转换时间是100ns。转换速度是一项重要的技术指标，速度越高价格越贵。 4）满刻度范围 满刻度范围是指A/D转换器所允许最大的输入电压范围。满刻度值只是个名义值，实际的A/D转换器的最大输入电压值总比满刻度值小1/2n（n为转换器的位数）。这是因为0值也是2n个转换状态中的一个。例