現(xiàn)代測(cè)控復(fù)習(xí)

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1、第一章現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)主要是對(duì)被測(cè)量的測(cè)量原理、測(cè)量方法、測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行研究。常用的方法有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法;測(cè)量系統(tǒng)有模擬式測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)字式測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器包括獨(dú)立儀器和虛擬儀器現(xiàn)代控制技術(shù)控制系統(tǒng)包括開環(huán)控制系統(tǒng)（信號(hào)傳遞是單方向，不能自動(dòng)補(bǔ)償）和閉環(huán)控制系統(tǒng)（信號(hào)沿著前向通道和反饋通道循環(huán)傳遞，能自動(dòng)補(bǔ)償）。控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性、可實(shí)現(xiàn)性現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)測(cè)控系統(tǒng)由于所采用的支撐技術(shù)不同，可以將現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)分為基于網(wǎng)絡(luò)的測(cè)控技術(shù)、基于無線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)控技術(shù)和基于虛擬儀器的測(cè)控技術(shù)。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)朝著數(shù)字化

2、、智能化、分布化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化方向發(fā)展第二章測(cè)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)部分：可由小型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、微型處理器和單片機(jī)等組成，是測(cè)控系統(tǒng)的指揮控制中心，包含硬件和軟件兩部分。測(cè)量輸入部分：對(duì)被控對(duì)象相關(guān)參數(shù)的測(cè)量，并通過輸入通道傳給計(jì)算機(jī)。控制輸出部分：對(duì)控制信號(hào)的變換、功率放大、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)等。通信部分：用于與上級(jí)或同級(jí)計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)信息或接收指令，可以用有線和無線方式。被控對(duì)象：是現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)控設(shè)備、系統(tǒng)或子系統(tǒng)、生產(chǎn)過程等。輸入通道信號(hào)的流通途徑稱為通道，輸入通道包括數(shù)字量輸入通道和模擬量輸入通道。數(shù)字信號(hào)包

3、括二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)、開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)開關(guān)信號(hào)的調(diào)理：開關(guān)信號(hào)表現(xiàn)為邏輯“1”或“0”，信號(hào)的形式可能是電壓、電流以及開關(guān)點(diǎn)的通斷，波形和幅值不滿足接口電路要求，需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。開關(guān)信號(hào)的隔離：開關(guān)的吸合和釋放的高電壓引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可能破壞計(jì)算機(jī)接口電路，需采用電氣隔離手段，保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全。模擬信號(hào)前置放大：模擬信號(hào)很微弱，需要前置信號(hào)放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器的電壓范圍要求。模擬多路開關(guān)：實(shí)際計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，往往有多路模擬信號(hào)輸入，一般采用多通道復(fù)用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的方案，以節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用。A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，如果輸入信號(hào)

4、頻率太大，會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤差，克服的方法就是在A/D轉(zhuǎn)換器之前設(shè)置采樣保持器。采樣保持器：抽取某一瞬間輸入信號(hào)的值，并在一定時(shí)間內(nèi)保持不變。A/D轉(zhuǎn)換器：將采樣的離散模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)采集分為采集和量化兩個(gè)過程。采集過程：由模擬多路開關(guān)和采樣保持器完成，將被測(cè)的連續(xù)信號(hào)中抽取采樣時(shí)刻的信號(hào)值。量化過程：由A/D轉(zhuǎn)換器完成，將采樣時(shí)刻得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入到計(jì)算機(jī)中。分析開關(guān)量轉(zhuǎn)換電路和RC吸收防抖電路、開關(guān)量隔離電路工作原理；采樣保持器工作原理；輸入模擬信號(hào)的最大變化率對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的影響；輸出通道輸出通道包括數(shù)字量輸

5、出通道和模擬量輸出通道開關(guān)量輸出調(diào)理l計(jì)算機(jī)輸出的開關(guān)量信號(hào)是低電壓的直流信號(hào)，其電壓等級(jí)和輸出功率難以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。l大功率的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能引高電壓和大電流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作或損壞，需要采取隔離措施。隔離措施有光電隔離和電磁隔離。光電隔離器件輸出電流為毫安級(jí)，不能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要信號(hào)放大。模擬信號(hào)輸出通道數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量,需要D/A轉(zhuǎn)換器，可采用每一路都設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的D/A轉(zhuǎn)換器（優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快、精度高、可靠性高。缺點(diǎn)：成本高，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或儀器體積大）或多路復(fù)用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器（優(yōu)點(diǎn)：成本低、

6、設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或儀器體積小。缺點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)復(fù)雜）。（1）將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備采取隔離措施（光電隔離或電磁隔離），在計(jì)算機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間進(jìn)行隔離，消除公共地線帶來的干擾。（2）如果D/A轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào),需要轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。（3）計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)離控制現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)（0~10mA，4~20mA)，以減少遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)帶來的干擾和衰減。分析有光電隔離的OC門輸出電路、D/A輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電路工作原理。信號(hào)變換計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)包括模擬信號(hào)、離散的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)采樣過程：將連續(xù)的模擬信號(hào)，按一定的

7、時(shí)間間隔T轉(zhuǎn)換為在瞬時(shí)0、T、2T、3T、…、NT的一連串脈沖序列的過程。采樣信號(hào)的表達(dá)式。采樣周期長(zhǎng)，采樣信號(hào)f*(t)含原來連續(xù)信號(hào)f(t)的信息量少，無法反映連續(xù)信號(hào)的特征；采樣周期短，損失的信息量少，可以重構(gòu)原來的連續(xù)信號(hào)，但計(jì)算機(jī)工作量太大。如何確定一個(gè)采樣周期呢？香農(nóng)采樣定理：連續(xù)信號(hào)f(t)的最高頻率為fmax，若使采樣信號(hào)f*(t)能包含原來信號(hào)的全部信息，則要求采樣頻率fs滿足：量化過程：將離散的模擬量，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。量化過程由A/D轉(zhuǎn)換器完成。量化誤差：A/D轉(zhuǎn)換器把不足一個(gè)量化單位的測(cè)量值進(jìn)行舍去（

8、或截?cái)啵┑恼炕幚硇盘?hào)的恢復(fù)和保持器，零階保持器特點(diǎn)及傳遞函數(shù)。數(shù)據(jù)處理干擾包括串模干擾和共模干擾。數(shù)字濾波的各種方法；標(biāo)度變換；曲線擬合與插值（掌握線性插值方法）第三章傳感器技術(shù)傳感器主要有：微型傳感器、數(shù)字傳感器、