傳感器系統(tǒng)介紹

1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層硬件及實現(xiàn)底層硬件及實現(xiàn)2022-3-11數(shù)據(jù)采集概念（數(shù)據(jù)采集概念（DAQDAQ）數(shù)據(jù)采集（DAQ） 就是指從傳感器等設(shè)備中自動采集物理信號或者電信號，并送到上位機(jī)中進(jìn)行分析、處理的過程。發(fā)展趨勢： 與傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)相比，基于PC、PLC、單片機(jī)、FPGA的DAQ系統(tǒng)利用其進(jìn)行處理、存儲、顯示能力， 提供更強(qiáng)大、更加靈活，并且更具 性價比的測量解決方案。典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成2022-3-11一、信號和傳感器一、信號和傳感器傳感器能夠?qū)⒁环N物理現(xiàn)象按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。壓力、流量、油速、油溫 傳感器電壓、電流、電阻等屬性2022-3

2、-11一、信號和傳感器一、信號和傳感器選擇傳感器考慮因素：l 測量類型（振動、加速度、速度、溫度、濕度、壓力）l 測量范圍（不失真性）l 測量精度（性能、系統(tǒng)指標(biāo)的統(tǒng)一、價格、實現(xiàn)可能性）l 靈敏度 （過高易受干擾）l 信號調(diào)理（隔離性能好、抗噪性強(qiáng)）l 使用環(huán)境（可靠性、實現(xiàn)可能、壽命）l 價格 （性價比）2022-3-11一、信號和傳感器一、信號和傳感器具體選型舉例：輸油管壓力傳感器（壓力變送器）參數(shù)：量程量程： -0.101150(MPa)綜合精度綜合精度： 0.1FS輸出信號輸出信號： 420mA(二線制)、05V、供電電壓供電電壓： 24DCV(936DCV) 介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度： -

3、2085 環(huán)境溫度環(huán)境溫度： 常溫(-2085) 零點溫漂移零點溫漂移： 0.05FS量程溫度漂移量程溫度漂移： 0.05FS補(bǔ)償溫度補(bǔ)償溫度： 070安全過載安全過載： 150FS極限過載極限過載： 200FS響應(yīng)時間響應(yīng)時間： 5 mS(上升到90FS)負(fù)載電阻負(fù)載電阻： 電流輸出型：最大800；電壓輸出型：大于5K 絕緣電阻絕緣電阻： 大于2000M (100VDC) 密封等級密封等級： IP65 長期穩(wěn)定性能長期穩(wěn)定性能： 0.1FS/年 振動影響振動影響： 在機(jī)械振動頻率20Hz1000Hz內(nèi)，輸出變化小于0.1FS 電氣接口電氣接口(信號接口)： 赫斯曼接頭+四芯屏蔽線 機(jī)械連接機(jī)

4、械連接(螺紋接口)： 1/2-20UNF外形尺寸外形尺寸：M20261152022-3-11二、信號調(diào)理二、信號調(diào)理某些傳感器或者信號，需要額外的設(shè)備或者電路，來正確生成可以由數(shù)據(jù)采集設(shè)備準(zhǔn)確和安全讀取的信號。也就是需要信號調(diào)理（放大、濾波、FFT、激勵、補(bǔ)償?shù)龋?。作用：作用：使難以測量的信號易于測量提高精度，確保安全可直接連接傳感器某些傳感器需要特定激勵（脈沖式傳感器、光纖傳感器）2022-3-11二、信號調(diào)理二、信號調(diào)理信號調(diào)理過程：2022-3-11三、數(shù)據(jù)采集硬件三、數(shù)據(jù)采集硬件數(shù)據(jù)采集硬件作為傳感器和計算機(jī)之間的橋梁，可以將連續(xù)的電信號轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以接受的離散的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并通過不

5、同的總線傳送到計算機(jī)中用以后續(xù)處理。2022-3-11三、數(shù)據(jù)采集硬件三、數(shù)據(jù)采集硬件典型的器件體現(xiàn)：A/D轉(zhuǎn)換器件（外置式、嵌入式等）考慮因素：連接性采樣率分辨率（轉(zhuǎn)換位數(shù)：8、12、16位）電壓范圍絕對精度應(yīng)用環(huán)境數(shù)據(jù)采集硬件的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)的采集精度，信號傳輸速度，對環(huán)境的適應(yīng)性，分布性等很多方面。甚至數(shù)據(jù)采集硬件平臺的選擇，也會決定軟件所在的計算機(jī)的選擇。所以硬件的選擇在整個系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。2022-3-11三、數(shù)據(jù)采集硬件三、數(shù)據(jù)采集硬件數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)圖：上位機(jī)FPGACPU2022-3-11三、數(shù)據(jù)采集硬件三、數(shù)據(jù)采集硬件將FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心和傳

6、輸橋梁。一方面根據(jù)上位機(jī)的指令來完成對整個系統(tǒng)工作模式和狀態(tài)的精確時序控制另一方面通過FPGA中豐富的宏功能塊資源和可嵌入的口核資源來實現(xiàn)高速緩存和高速數(shù)據(jù)傳輸接口。從而使得整個系統(tǒng)既可以工作在由FPGA中RAM配合PC機(jī)并行接口來實現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式下又能夠工作在由FPGA中的PCI邏輯接口配合PC機(jī)PCI總線接口來實現(xiàn)的數(shù)據(jù)實時傳輸模式下同時還可以通過FPGA中可編程的PLL來實現(xiàn)ADC的可變速率采樣使得整個系統(tǒng)具有較高的靈活性和自適應(yīng)性能夠根據(jù)所采集信號的具體情況來選擇最合適的處理方式。底層硬件的控制與處理主要可選擇： CPU、FPGA、DSP、PLC等 2022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3-112022-3