现代数字测量技术-绪论.pptVIP

现代测试技术程明霄2009.8第一章概述现代数字测试技术的目的在于保证产品质量，提高生产效率，实现柔性生产自动化。1-1课程主要内容要去高精度测量以达到高精度产品生产过程的高精度检测与检别产品的检测（可看作开环大系统）产品质量：生产过程系统的能测，能观，能控性生产设备系统的高性能，自动化程度测量作系统反馈环节，直接关系系统性能（控制）（可看作闭环大系统）生产的高效率：特征：自动化，自适应，智能化要求：测量检测数字化，数据处理的智能化柔性生产：以电子技术，计算机技术为核心的生产二.现代数字测试技术的普遍性，广泛性信息技术社会以信息作为特征与载体（主体）测量技术是信息获取的主要重要方法高新技术发展有赖于测量技术的发展现代生活的方方面面都离不开测量技术数字测量技术及其测检系统（测控电路）三.涉及各种物理量，化学量，信息的获取，即不涉及已有数字是数据领域。信息获取的手段——传感器信息获取的转移——测量电路信息获取的量化——数字化信息获取的传输——计算机化课程安排测量手段及测量回路——传感器及测量一般传感器，质量分析传感器，信号处理电路数字测量（测控系统）数字转换，嵌入式计算机，卡式（板式）计算机，总线结构计算机，虚拟仪器软测量及其他数字处理技术软测量，抗干扰，误差分析§1-2数字测试技术的主要要求

——精快灵可靠性经济性一.精度要求：1.确保数字测量的分辨率转化器的位指标：二进制位16位12位10位8位20位24位;十进制位3?位,4?位,6?位量化误差指标：LSB+-1+-1/2原始信息量量程与数字测量的分辨率例：利用位移传感器测长0-100mm→数字量为16位0-65536LSB1测长（理论）分辨率100/65536=数字测量分辨率超过传感器灵敏区信号处理电路的精度测量回路的传感器的精度低噪声抗干扰能力低漂移，高稳定性能线性度测量回路本身为线性测量回路对非线性传感器的线性化保真度：波形不失真，即良好的频率特性输入阻抗与输出阻抗匹配原则i)Rin太大，干扰Ug，影响也大，防干扰ii)效率传递，要求Rin≈Rs二.响应1.确保数字测量的响应速度快慢影响控制系统的响应a.A/D.D/A器件的响应要求与位指标有一定联系在线测量要求快，转换速率：0.1μs~10ms离线测量要求相对慢，转换速率:100ms～1sb.数字信号的处理和计算：均值非线性处理复杂函数计算神经网络计算μc的速度：单片196系列可达24兆51系列;12兆（2兆）DSP：可达40兆～60兆ARM：可达100兆以上专用芯片模糊芯片神经网络芯片（均有一定限度范围）2.测量回路和传感器的响应速度（硬伤）三.转换灵活数字测量的转换（测量变化信息→物理量信息的转换）模数（A/D）输入数模（D/A）输出多路（单路）输入输出量程转换：系统性测量范围最大量化值/最小量化值可达106～1012可由软控硬（测量电路）解决：程控放大器数字计算中对信号处理的影响：要求一定的频带宽度2.测量回路和传感器的信号转换a.信号形成的转换（传感）无源信息→有源信息（数字测量）标准A/D转换输入电压范围0～+5V+-5V0~+10V(传感)有源信息→频率变化（石英传感器）→有源信息（数字测量）(传感)有源信息→微压变化（压敏器件）→有源信息（数字测量）(传感)有源信息→电荷变化（电荷器件）→有源信息（数字测量）频率—电压转换电压—电流转换电流—电压转换b.信号选取测量回路的频率选择性频带选择测量回路的抗干扰能力四.可靠性与经济性系统可靠性=部件可靠性部件可靠性=组成器件可靠性例如：系统总可靠性要求为0.99，由四个部件组成，则K系统=K1*K2*K3*K4,显然个部件的可靠性均应大于0.9999如单个部件为IC电路，含有1万个晶体管的大规模IC，则Ki=K器10000要求其可靠性达0可靠性的计算原则可靠性，稳定性将是重要指标，连续无故障运行表示数字测量的核心IC的要求则非常高在线测量：器件可靠性分类军品→工业→民用可靠性