第24講：智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集

第23講：智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集長春工程學院能源動力學院本講主要內容

一、智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制三、信號轉換基礎知識一、智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集微處理器1、工業(yè)控制中的數(shù)據(jù)采集

一、智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集生產過程傳感調理采樣電路A/D轉換接口電路處理器監(jiān)控系統(tǒng)機組側機旁側網(wǎng)絡總線電纜發(fā)訊器生產過程傳感調理采樣電路A/D轉換接受器接口電路處理器現(xiàn)場側控制室側2、信號的傳輸型式

一、智能化儀器儀表中的數(shù)據(jù)采集3、輸入輸出通道

I/O通道的主要任務是將由檢測器件測取的各種參量變換成計算機所能接收的信息形式送入計算機。I/O通道分為模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道和數(shù)字量輸出通道四種。二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制1、什么是模擬信號和數(shù)字信號

模擬信號：隨時間連續(xù)變化的信號

V時間0V數(shù)字信號：非0即1的非連續(xù)變化的信號

high時間low模擬信號特點：不易存儲不易處理不易傳輸容易失真

數(shù)字信號特點：易于存儲易于處理易于傳輸不易失真

二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制2、閉環(huán)控制系統(tǒng)簡介

D/AA/D傳感器控制裝置微處理電路二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制3、模擬量輸入通道

模擬量輸入通道的基本組成傳感器信號調理電路采集電路被測信號微機系統(tǒng)模擬量輸入通道的基本功能①非電量到電量的轉換②信號規(guī)格的統(tǒng)一，如0～5V等③數(shù)字量信號的轉換（A/D）④通過接口電路送入計算機A/D轉換輸入接口計算機隔離放大采樣開關0~5V信號統(tǒng)一端子板濾波4~20mA0~5V通道編碼信號生產過程譯碼鎖存

模擬量輸入通道結構二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制3、模擬量輸入通道

把生產現(xiàn)場的非電量轉換為電量。包括信號放大、濾波、衰減、阻抗匹配、電平變換、非線性補償、電流/電壓轉換等。多路模擬開關。保持A/D采樣期間輸入信號不變的電路。將采樣得來的模擬信號放大至A/D轉換器所要求的輸入電平。將模擬輸入量轉換為數(shù)字量，由計算機讀取、計算、分析和處理。傳感器模擬量輸入通道信號處理多路轉換器采樣保持器放大器A/D轉換器控制部分接收CPU命令向通道中各部件發(fā)送控制信號的控制接口。二、關于模擬量、數(shù)字量及閉環(huán)控制4、模擬量輸出通道

模擬量輸出通道的基本組成顯示器記錄器寄存器D/A調理電路調節(jié)器模擬量輸出通道的基本功能①數(shù)字--模擬的轉換②信號的放大與驅動被控對象執(zhí)行器D/A轉換輸出接口計算機保持器多路開關選通信號執(zhí)行器譯碼鎖存

模擬量輸出通道結構模擬量輸出通道信號形式

電壓輸出:速度快、精度高;

電流輸出:傳輸距離遠，抗干擾能力強，用于遠距離或現(xiàn)場電磁環(huán)境比較惡劣的場合。4、模擬量輸出通道

三、信號轉換基礎知識1、轉換過程中的信號描述

生產過程對象采樣器A／D轉換器處理器D／A轉換器保持器10182221（01010）（10010）（10110）（10101）（00101）（01110）（10011）（10010）252015105T2T3T4T5141918x(t)x*(t)x(nt)y(nt)y*(t)y(t)過程通道中的數(shù)據(jù)轉換香農定理指出：為了使采樣信號y*(t)能完全復現(xiàn)原信號y(t)，采樣頻率f至少要為原信號最高有效頻率fmax的2倍，即f

2fmax。三、信號轉換基礎知識2、采樣定理

15量化：采用一組數(shù)碼(如二進制碼)來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數(shù)字信號。量化過程：將采樣信號轉換為數(shù)字信號的過程。A/D轉換器：執(zhí)行量化動作的裝置。三、信號轉換基礎知識3、AD轉換(量化)

三、信號轉換基礎知識4、AD轉換性能指標

（1)分辨率（Resolution）

（2）量化誤差（Quantizing

Error）（3）A/D轉換時間（Converting

Time）（4）線性度（Linearity）5、AD