神经电极与神经刺激系统

2025/2/8

测控电路《测控电路》教材编写组2025/2/8

课前须知教材：1、测控电路第四版或第五版，张国雄、李醒飞 2、测控电路李刚、林凌视频：精品课/成绩： 1、出勤率、作业、实验、讨论：50% 2、考试：50%2025/2/8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1.1测控电路的功用生产过程：质量、效率。科学研究、科学发现：信息时代、信息技术：信息获取、处理、传输、存储、执行（控制）。测量是信息的源头，最后落实到控制。高新领域：航空、航天、航海、无人机、机器人、电动汽车。日常生活：摄影、体育、音乐。门德列耶夫说过：科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少没有真正的、精确的科学。2025/2/81.1测控电路的功用测控系统的组成测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？电路是最灵活的，便于放大、传输、转换、选取所需信号、适应不同测控任务要求。

测量控制电路传感器执行机构1.1测控电路的功用

测量控制电路传感器执行机构原始信号微弱：高保真放大带有噪声、外界干扰：调制解调（给信号赋予一定特征）、共模抑制、滤波复杂参数、分析：计算变换电路。电路是“一传”和“二传”手，还有“拦网”作用，是测控系统中最灵活部分。2025/2/81.2

对测控电路的主要要求一、精度高二、响应快三、转换灵活四、可靠性与经济性五、成本要掌握设计、选用电路的要领，必须了解对测控电路的要求（一）精度高（精密度和准确度）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精度----测控永恒主题长度：纳米（单一尺寸到坐标测量，分子测量机-亚原子测量机）时间：飞秒10-15引力波对光速影响10-17光钟10-19（3000亿年差1秒）单个电子电量（1.59×10-19C）高精度2025/2/8高精度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高精度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1.2对测控电路的主要要求（二）响应快生产节奏加快科学研究要了解快速变化过程高技术与国防的要求仪器仪表的测试速度、诊断能力与控制快速性决定了武器系统的反应能力落后就要挨打，慢了就要挨打硬件电路总的来说比软件有更高的反应速度。快速响应是衡量电路性能的重要指标（低输出阻抗、转换速度、同步采样等）。PID控制、前馈与反馈。响应快2025/2/81.2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）转换灵活转换灵活对于灵活性的需求参数类型更多参数定义更加复杂应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内1.2对测控电路的主要要求测量范围更宽尺寸----原子核到宇宙空间电压----纳伏到百万伏电阻----超导至1014欧加速度----10-4~104g温度----接近绝对零度到1018度（四）可靠性Reliability与经济性Economy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、易爆可靠性2025/2/81.3

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

非调制模拟信号被测量测量信号0x

t电路的形式、结构首先与信号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2025/2/81.3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)OxtxOxO（2）

经调制信号a)调制信号b)载波信号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（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）增量码信号工作台5每移动半个波长，干涉条纹变化一个周期，输出反应变化量1：激光器2：分光镜3：参考反射镜5：工作台4：靶标反射镜6：光电元件图

迈克尔逊激光干涉仪光路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，不具有记忆功能特点：被测量的增量与传感器输出信号的变化周期数成正比。问题：信号一旦中断，就无法判断物体的状态。2025/2/8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

1111000000010010001101000101011001111000111011001101101110101001具有记忆功能输出与状态一一对应1.3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2025/2/81.4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2025/2/8模拟式测量电路

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解调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2025/2/8数字式测量电路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2025/2/8开环控制系统及其改进测量电路开环控制电路

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开环控制电路是与控制对象只存在单向作用而没有反馈联系的控制电路2025/2/8闭环控制系统

设定电路比较电路校正电路转换电路给定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电路是指与控制对象存在反馈联系的控制电路2025/2/81.5

测控电路的发展趋势

优质化(精、快、可靠）集成化、微型化测控一体化数字化通用化、模块化自动化、智能化、学习化2025/2/81.6

课程的性质、内容与学习方法掌握基础,注重实践三、怎么学？课堂讲授实验讨论在现代生产中，物质流和能量流在信息流指挥和控制下运动。测控技术已经成为现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。为适应这一发展需要，培养宽基础、具有创造性的人才，将整个仪器仪表类专业集中为“测控技术及仪器”一个专业，《测控电路》是它的一门重要课程。1.6

课程的性质、内容与学习方法1.6

课程的性质、内容与学习方法宽基础

重点放在基本功能块创造性

怎样运用电路解决工程技术问题1.6

课程的性质、内容与学习方法主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路的各种功能块和总体连接，使学生熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务。它不是一般意义上电子技术课的深化与提高，而要着重讲清，如何在电子技术与测量、控制间架起一座桥梁，实现二者之间的沟通，学会如何在测量和控制中运用电子技术，并与光、机、计算机紧密配合，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵、可靠和测控任务的其它要求来选用电路、设计电路。1.6

课程的性质、内容与学习方法一、桥梁（工程与电路之间）工程问题如何用电路解决？高共模抑制比（差模增益与共模增益之比）1.多数干扰是共模干扰；2.许多测控任务需要的就是差值、变化量如形状误差温度变化、梯度跟踪误差（实际值与理想值之差）1.6

课程的性质、内容与学习方法滤波测量信号表面轮廓形状误差（准直流）波度（低频）表面粗糙度（中频）噪声（高频）不同类型的误差对功能有不同影响不同类型的误差有不同形成根源滤波技术还常用于机器故障诊断1.6

课程的性质、内容与学习方法1.6

课程的性质、内容与学习方法二、从信息流总体来分析电路光、机、电、计算机怎样配合、合理分配任务要求。调制、放大放在哪里？计算、分析、数据处理由什么来完成？我们的任务是培养有创造性的测控系统总体设计师，而不是电路工程师。三、精、快、灵、可靠、成本低精、快、灵、可靠是设计与选用电路的基础，是指导思想。在选用基础上设计电路。将基础科学上的发现与其它领域中的技术成果用来解决我们的问题，这就是工程师的创新。当然不排除原始创新。1.6

课程的性质、内容与学习方法1.6

课程的性质、内容与学习方法各种电子器件的工作原理和构成，在模拟和数字电子技术中讲述，本课程注重它们的