测控电路01-绪论

1、测控电子线路2022/8/13为什么要学？学些什么？怎么学？第1章 绪论第1章 绪论测控电路的功用对测控电路的主要要求 测控电路的类型与组成 课程的性质、内容与学习方法 测控电路的输入输出信号 测控电路的发展趋势一. 为什么要学？二. 学些什么？三. 怎么学？2022/8/13现代生产方面：生产力是社会发展的决定因素，生产力决定国力生产的两大指标：质量和效率提高产品质量和生产效率都要靠测控没有测量就无从了解、控制产品的质量机械、电子、冶金、化工等生产和控制都要靠检测、反馈控制1.1 测控电路的功用机器高速运转靠精度，精度依赖于测控自动化是提高效率的主要手段现代的自动化是柔性的自动化，越是柔性的

2、系统越需要自动化宝钢建设仪器测控装备占总投资的1/31.1 测控电路的功用自动化的进一步发展就是智能化智能化对环境、原材料、机器工作状态的自适应，进行信息交换，优化决策智能化更离不开测控智能机器、智能衣服、智能房屋1.1 测控电路的功用科学研究方面：科技是第一生产力门得列耶夫：科学是从测量开始的，没有测 量就没有科学测试是“新技术革命”的先导和基础。实践是检验真理的唯一标准，测试把“假说”，“学说”变为科学例如牛顿万有引力学说：只有在能测量地球和月球之间的精确距离的情况下,万有引力学说才有可能成为科学。1.1 测控电路的功用祖冲之的圆周率=355/113=3.1415929是测量出来的没有仪器

3、仪表难以进行科学研究 许多重大发明是从测试和仪器仪表开始的1.1 测控电路的功用高新科技方面：当今时代是信息的时代信息技术包括：信息的获取、处理、存储、执行（控制）测量是信息的源泉，最后落实到控制信息时代的标志：高性能的计算机的发展，速度和容量为其主要发展指标。1.1 测控电路的功用国防事业离不开测试现代战争是信息战仪器、仪表的测试控制精度决定了武器的打击精度。例如激光制导,定点杀伤仪器、仪表的测试速度和诊断能力决定了武器的反应能力。激光制导等先进武器离不开测控技术1.1 测控电路的功用航空、航天离不开测量神州号发射成功 宇宙飞船的轨迹需要测量数据的不断修正科学实验数据需要测控收集载人航天、登

4、月的等前期工作需要收集数据运载火箭的试制费一半用于仪器与测控1.1 测控电路的功用生命科学环境、生态核科技纳米技术1.1 测控电路的功用测控电路在整个测控系统中起什么作用？传感器 测量控 制电路执行机构图1-1 测控系统的组成五官神经四肢1.1 测控电路的功用 输入信号：来自传感器的输出模拟与数字式； 输出信号：送至显示、执行机构或计算机同上。放大电路：将传感器输出的电信号进行高倍率放大，提高仪器的分辨能力，减小读数误差，满足后续仪器的要求。调制解调与分离电路：选取有用信号，抑制无用信号，从而减小干扰、噪声及非被测参数的影响。运算与转换电路：对信号进行各种运算与转换。如：在表面粗糙度测量中，轮

5、廓算术平均偏差需要进行绝对值、积分、平均等运算才能求得。 1.1 测控电路的功用细分与辨向电路：在光栅、磁栅、容栅等大位移以及可以转换成位移的测量中，实现对信号的细分与辨向，提高仪器的分辨能力，且能得到位移的方向。电量测量电路：频率、相位、脉冲参数的测量。在数字式电压或电流表中，需要将电压或电流转换成频率后再测量；在研究系统特性时，也要研究相位特性；脉冲参数应用日益广泛。故也要对频率、相位、脉冲参数测量电路进行介绍。1.1 测控电路的功用1.2 对测控电路的主要要求一、精度高二、响应快三、转换灵活四、可靠性与经济性学些什么？要掌握设计、选用电路的要领，必须了解对测控电路的要求2022/8/13

6、（一）精度高 测量仪器能准确无误地测量被测对象的状态与参数，从而获得高质量的产品。离开精度，测控就失去意义生产、科研、国防、高科技都离不开精度产品的质量在很大程度上取决于测控精度仪器仪表的测控精度决定了武器系统的打击精度1.2 对测控电路的主要要求1.2 对测控电路的主要要求影响测控电路精度的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？1、 噪声与干扰2、失调与漂移，主要是温漂3、线性度与保真度4、输入与输出阻抗的影响2022/8/131.2 对测控电路的主要要求课程内容首先围绕精度来讲放大器：低漂、自动稳零、高共模抑制比、高输入阻抗、非线性补偿信号的调制解调滤波运算处理，选取有效成分抗干扰技术

7、1.2 对测控电路的主要要求（二）响应快响应速度快是对测控电路性能的重要要求。 实时动态测量已成为测量技术发展的主要方向。 测量电路没有良好的频率特性、高的响应速度，就不能准确地测出被测对象的运动状况，无法对被测系统进行准确控制。1.2 对测控电路的主要要求为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？1、 模数转换与数模转换2、信号形式的转换3、量程的变换4、信号的选取5、信号处理与运算（三）转换灵活2022/8/13（四）可靠性与经济性测控电路越来越多地实时地用在各种系统中；测控电路越来越多地国防和高科技中；测控电路越来越多地用在医疗和其它与生命有关的系统中；电路的集成度越来

8、越大。1.2 对测控电路的主要要求应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内条件更加恶劣 高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、遥测、高压、高电压、 深水、强场、易爆 经济性对测控电路也是很重要的。一个成本高昂的电路难以获得广泛应用。要在满足性能要求的基础上，尽可能地简化电路。要合理设计电路，获得较好的性能。1.2 对测控电路的主要要求1.3 测控电路的输入信号与输出信号1、模拟式信号 (1) 非调制信号 信号的大小、波形与被测量之间具有一一对应的线性关系。如：压电式传感器测量工件的表面粗糙度，磁电式传感器测量速度，热电偶测量温度 非调制模拟信号被测量测量信号 0 x t电路的形式、结构首先与信号

9、形式与使用要求有关送到电路的信号与被测量具有近似线性关系2022/8/131.3 测控电路的输入信号与输出信号用电感传感器测量工件轮廓形状usucx线圈测杆工件衔铁 调幅信号c)ustuctb)a)O xtxO xO（2） 经调制信号2022/8/131.3 测控电路的输入信号与输出信号2、数字式信号（1）增量码信号（2）绝对码信号（3）开关信号1.3 测控电路的输入信号与输出信号2、数字式信号（1）增量码信号123546输出反映变化量 信号大小由信号变化周期数的增量决定，与被测对象状态无关。如光栅测量位移时的输出。1.3 测控电路的输入信号与输出信号2、数字式信号（1）增量码信号亮亮暗W输出

10、反映变化量简述1.3 测控电路的输入信号与输出信号2、数字式信号 （2）绝对码信号 信号大小与被测对象的状态相对应。如码盘测量角度时输出信号，每一个角度方位对应一组编码。11110000000100100011010001010110011110001110110011011011101010012022/8/131.3 测控电路的输入信号与输出信号2、数字式信号（3）开关信号输出只有开关、通断、亮暗、01两种状态1.4 测控电路的类型与组成一、测量电路的基本组成 模拟式测量电路的基本组成 数字式测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成 开环控制 闭环控制2022/8/131.4 测控电路的类

11、型与组成 模拟式测量电路的基本组成电路传 感 器量程切换电路放 大 器信号分离电路运算电路模数转换电路计 算 机显示执行机构振 荡 器 电 源解 调 器2022/8/131.4 测控电路的类型与组成指令传感器电路传 感 器显示执行机构计 算 机锁 存 器计 数 器转换电路脉冲当量放 大 器整形电路细分电路手动采样锁存指令辨向电路 增量码数字式测量电路的基本组成2022/8/131.4 测控电路的类型与组成 开环控制系统的基本组成测量电路 控制电路 扰动量传感器放大电路输出转换电路设定电路执行机构给定机构被控对象2022/8/131.4 测控电路的类型与组成 设定电路比较电路校正电路转换电路给定

12、机构执行机构被控对象输出传感器扰动放大电路控制电路 闭环控制系统的基本组成 2022/8/131.4 测控电路的类型与组成测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。2022/8/131.5 测控电路的发展趋势 优质化(精、快、可靠） 集成化 数字化 通用化、模块化 测控一体化 自动化与智能化学习不仅要把握现状，而且要了解发展趋势2022/8/13课程的性质：专业必修课。不是电子技术课的深化与提高，而是运用电子技术来解决测量与控制中的任务，即运用电子技术

13、的基础知识来分析传感器的后续电路，从而根据传感器来设计、选择测控电路。课程的特点：实践性很强。通过实验和课程设计加强对学习内容的理解，从而学会合理选择和使用电子仪器，提高对传感器后续电路进行设计、分析、性能调试、排除故障的能力。1.6 课程的性质、特点与内容课程的内容：“传感器”和基本“转换电路”已将被测对象转换成电信号，“测控电路”是将传感器输出的电信号(电压、电流)进行放大、调制与解调、滤波(分离)、运算、转换、细分与辩向等处理，从而得到传感器输出的有用信号，滤除无用信号(干扰、噪声)。如： 1. 电阻、电容、电感传感器经过电桥输出电压或电流 信号很小(mV或mA)，全桥输出 ， 当 时， 。故后续放大电 路，特别是低漂移、高抗干扰能力的高性能放大电路。 1.6 课程的性质、特点