測(cè)控電路課件第一章

1、 測(cè)控電路 劉淑聰劉淑聰為什么要學(xué)？為什么要學(xué)？n學(xué)些什么？學(xué)些什么？n怎么學(xué)？怎么學(xué)？第第1章章 緒論緒論2022-7-5第第1章章 緒論緒論1.1測(cè)控電路的功用1.2對(duì)測(cè)控電路的主要要求 1.4測(cè)控電路的類型與組成 1.6課程的性質(zhì)、內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法 1.3測(cè)控電路的輸入輸出信號(hào) 1.5測(cè)控電路的發(fā)展趨勢(shì)一一. 為什么要學(xué)？為什么要學(xué)？二二. 學(xué)些什么？學(xué)些什么？三三. 怎么學(xué)？怎么學(xué)？n 生產(chǎn)自動(dòng)化離不開測(cè)量與控制生產(chǎn)自動(dòng)化離不開測(cè)量與控制n 科學(xué)研究離不開測(cè)量與控制科學(xué)研究離不開測(cè)量與控制n 高新科技離不開測(cè)量與控制高新科技離不開測(cè)量與控制n 現(xiàn)代生活離不開測(cè)量

2、與控制現(xiàn)代生活離不開測(cè)量與控制1.1 測(cè)控電路的功用測(cè)控電路的功用n生產(chǎn)力是社會(huì)發(fā)展的決定因素。生生產(chǎn)力是社會(huì)發(fā)展的決定因素。生產(chǎn)力產(chǎn)力決定國(guó)力。決定國(guó)力。n生產(chǎn)的兩大指標(biāo)：生產(chǎn)的兩大指標(biāo)：質(zhì)量質(zhì)量和和效率效率n提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都要依靠測(cè)控。提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都要依靠測(cè)控。n沒有測(cè)量就無(wú)從了解產(chǎn)品的質(zhì)量。沒有測(cè)量就無(wú)從了解產(chǎn)品的質(zhì)量。n沒有測(cè)量就無(wú)從控制產(chǎn)品的質(zhì)量。沒有測(cè)量就無(wú)從控制產(chǎn)品的質(zhì)量。生產(chǎn)離不開測(cè)量與控制生產(chǎn)離不開測(cè)量與控制為了加工出所需尺寸、形狀的高精度零為了加工出所需尺寸、形狀的高精度零件，機(jī)床的刀架與主軸必須精確地按所件，機(jī)床的刀架與主軸必須精確地按所要求的軌跡作運(yùn)動(dòng)

3、。要求的軌跡作運(yùn)動(dòng)。n為了煉出所需規(guī)格的剛材，必須嚴(yán)格控制為了煉出所需規(guī)格的剛材，必須嚴(yán)格控制爐溫、爐溫、送風(fēng)、冶煉時(shí)間送風(fēng)、冶煉時(shí)間等程序等程序n 必須對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)精確必須對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)精確檢測(cè)和控制檢測(cè)和控制n機(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)靠精度，精度依賴于測(cè)控。機(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)靠精度，精度依賴于測(cè)控。n自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率的主要手段。自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率的主要手段。n現(xiàn)代的自動(dòng)化是柔性自動(dòng)化（以電子、計(jì)現(xiàn)代的自動(dòng)化是柔性自動(dòng)化（以電子、計(jì)算機(jī)為核心）算機(jī)為核心），越是柔性的系統(tǒng)越需要測(cè)越是柔性的系統(tǒng)越需要測(cè)量量。n寶鋼建設(shè)儀器測(cè)控裝備占總投資寶鋼建設(shè)儀器測(cè)控裝備占總投資1/3。n智能化：對(duì)環(huán)境、原材料、

4、機(jī)器工具狀智能化：對(duì)環(huán)境、原材料、機(jī)器工具狀態(tài)的自適應(yīng)，進(jìn)行信息交換，優(yōu)化決策。態(tài)的自適應(yīng)，進(jìn)行信息交換，優(yōu)化決策。n智能化更離不開測(cè)控。智能化更離不開測(cè)控。n智能機(jī)器、智能衣服、智能房屋、智能智能機(jī)器、智能衣服、智能房屋、智能能源。能源。n自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就是智能化。自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就是智能化。n科技是第一生產(chǎn)力科技是第一生產(chǎn)力n門德列耶夫：科學(xué)是從測(cè)量開始的，門德列耶夫：科學(xué)是從測(cè)量開始的， 沒有測(cè)量就沒有科學(xué)。沒有測(cè)量就沒有科學(xué)。n測(cè)試是測(cè)試是“新技術(shù)革命新技術(shù)革命”的先導(dǎo)和基礎(chǔ)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)n沒沒有有儀器儀表儀器儀表難以進(jìn)行科學(xué)研究。難以進(jìn)行科學(xué)研究。n許多重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明從許多重大發(fā)

5、現(xiàn)和發(fā)明從測(cè)試和儀器儀表測(cè)試和儀器儀表進(jìn)步進(jìn)步開始。開始。科學(xué)研究離不開測(cè)量與控制科學(xué)研究離不開測(cè)量與控制n祖沖之圓周率祖沖之圓周率 是是測(cè)測(cè)出來(lái)的。出來(lái)的。n測(cè)試測(cè)試變變“假說(shuō)假說(shuō)”、“學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)”為科學(xué)為科學(xué) 例：牛頓萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō)例：牛頓萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō) 只有在能測(cè)得地球與月亮的精確距只有在能測(cè)得地球與月亮的精確距離情況下萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō)才成為科學(xué)。離情況下萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō)才成為科學(xué)。3.1415929113355n20世紀(jì)初到現(xiàn)在，諾貝爾獎(jiǎng)金頒發(fā)給世紀(jì)初到現(xiàn)在，諾貝爾獎(jiǎng)金頒發(fā)給儀儀器與測(cè)控器與測(cè)控手段的項(xiàng)目達(dá)手段的項(xiàng)目達(dá)27項(xiàng)之多項(xiàng)之多。n哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)天體科學(xué)的作用。哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)天體科學(xué)的作用。n掃描

6、隧道顯微鏡對(duì)納米科技的作用。掃描隧道顯微鏡對(duì)納米科技的作用。n當(dāng)今時(shí)代是信息時(shí)代。以當(dāng)今時(shí)代是信息時(shí)代。以計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的廣泛和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志。應(yīng)用為標(biāo)志。n計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要取決于大規(guī)模計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要取決于大規(guī)模集成電路集成電路與存與存儲(chǔ)器件制作的進(jìn)步。集成電路一塊芯片能集成儲(chǔ)器件制作的進(jìn)步。集成電路一塊芯片能集成的元件的個(gè)數(shù)取決于光刻工藝能制作多少精細(xì)的元件的個(gè)數(shù)取決于光刻工藝能制作多少精細(xì)圖案，依賴于圖案，依賴于光刻的精準(zhǔn)定位光刻的精準(zhǔn)定位，依賴于定位系，依賴于定位系統(tǒng)的精密測(cè)量與控制。統(tǒng)的精密測(cè)量與控制。 高新科技離不開測(cè)量與控制高新科技離不開測(cè)量與控制n航空、航天離不開測(cè)量

7、。航空、航天離不開測(cè)量。n神洲號(hào)發(fā)射成功依靠測(cè)控。神洲號(hào)發(fā)射成功依靠測(cè)控。n宇宙飛船的軌跡需要按測(cè)量數(shù)據(jù)不斷修正。宇宙飛船的軌跡需要按測(cè)量數(shù)據(jù)不斷修正。n科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要靠測(cè)控船等收集?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要靠測(cè)控船等收集。n運(yùn)載火箭的試制費(fèi)一半用于儀器與測(cè)控手段。運(yùn)載火箭的試制費(fèi)一半用于儀器與測(cè)控手段。n國(guó)防事業(yè)離不開測(cè)試國(guó)防事業(yè)離不開測(cè)試n現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是信息戰(zhàn)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是信息戰(zhàn)n儀器儀表的測(cè)量控制精度決定了武器系儀器儀表的測(cè)量控制精度決定了武器系統(tǒng)的統(tǒng)的打擊精度打擊精度（激光制導(dǎo)）（激光制導(dǎo)） 定定點(diǎn)殺傷，反導(dǎo)彈計(jì)劃點(diǎn)殺傷，反導(dǎo)彈計(jì)劃-火箭攔截火箭攔截n儀器儀表的儀器儀表的測(cè)試速度、診斷能力與控制測(cè)試速度

8、、診斷能力與控制快速性快速性決定了武器系統(tǒng)的決定了武器系統(tǒng)的反應(yīng)能力反應(yīng)能力n振興中國(guó)要發(fā)展測(cè)控振興中國(guó)要發(fā)展測(cè)控n汽車裝有幾十個(gè)傳感器對(duì)點(diǎn)火時(shí)間、燃汽車裝有幾十個(gè)傳感器對(duì)點(diǎn)火時(shí)間、燃油噴射、防碰撞等進(jìn)行控制油噴射、防碰撞等進(jìn)行控制n微波爐、照相機(jī)、復(fù)印機(jī)等中也都裝有微波爐、照相機(jī)、復(fù)印機(jī)等中也都裝有不同數(shù)量的傳感器，通過(guò)測(cè)量與控制使不同數(shù)量的傳感器，通過(guò)測(cè)量與控制使其能圓滿完成預(yù)定的功能。其能圓滿完成預(yù)定的功能。n環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)n生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究n食品食品、水樣、樣品等都離不開測(cè)控、水樣、樣品等都離不開測(cè)控現(xiàn)代生活辦公機(jī)械離不開測(cè)量與控制現(xiàn)代生活辦公機(jī)械離不開測(cè)量與控制

9、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域n軍事、航天航空：雷達(dá)、飛機(jī)、軍事情報(bào)處理軍事、航天航空：雷達(dá)、飛機(jī)、軍事情報(bào)處理n （加密、解密、竊?。用?、解密、竊?。﹏企業(yè)、公司：電子電器、通訊、計(jì)算機(jī)、家用電器企業(yè)、公司：電子電器、通訊、計(jì)算機(jī)、家用電器n 汽車行業(yè)汽車行業(yè)n醫(yī)學(xué)：各種醫(yī)用儀器醫(yī)學(xué)：各種醫(yī)用儀器n工廠、廠礦：各種加工機(jī)器工廠、廠礦：各種加工機(jī)器應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例n火災(zāi)探測(cè)n機(jī)器人n機(jī)械手n洗衣機(jī)n汽車倒車測(cè)距儀2022-7-5測(cè)控系統(tǒng)的組成：測(cè)控系統(tǒng)的組成： 測(cè)量控測(cè)量控 制電路制電路傳感器傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原始信號(hào)微弱：原始信號(hào)微弱：高保真放大高保真放大帶有噪聲、外界干擾：帶有噪聲、外界干擾：調(diào)

10、制解調(diào)調(diào)制解調(diào)（給信號(hào)賦予一定特（給信號(hào)賦予一定特征）、征）、共模抑制、濾波共模抑制、濾波復(fù)雜參數(shù)、分析：復(fù)雜參數(shù)、分析：演算、處理與變換電路。演算、處理與變換電路。電路是最靈活的，便于放大、傳輸、轉(zhuǎn)換、電路是最靈活的，便于放大、傳輸、轉(zhuǎn)換、選取所需信號(hào)、適應(yīng)不同測(cè)控任務(wù)要求。選取所需信號(hào)、適應(yīng)不同測(cè)控任務(wù)要求。測(cè)控電路在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？測(cè)控電路在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？完整的測(cè)控系統(tǒng)示意（硬件）完整的測(cè)控系統(tǒng)示意（硬件）n前提課程： 傳感器n 單片微機(jī)原理被測(cè)對(duì)象被控對(duì)象傳感器（放大、濾波、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、細(xì)分等）信號(hào)預(yù)處理（模/數(shù)控制電路、單片機(jī)、PLC、

11、DSP、FPGA、計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等） 控制器 輸出電路（光隔、驅(qū)動(dòng)、D/A等）2022-7-51.21.2 對(duì)測(cè)控電路的主要要求對(duì)測(cè)控電路的主要要求一、精度高一、精度高二、響應(yīng)快二、響應(yīng)快三、轉(zhuǎn)換靈活三、轉(zhuǎn)換靈活四、可靠性與經(jīng)濟(jì)性四、可靠性與經(jīng)濟(jì)性學(xué)些什么？學(xué)些什么？要掌握設(shè)計(jì)、選用電路的要領(lǐng)，必須了解對(duì)測(cè)控電路的要求要掌握設(shè)計(jì)、選用電路的要領(lǐng)，必須了解對(duì)測(cè)控電路的要求1.21.2.1 .1精度高精度高高精度是要求測(cè)量裝置能夠準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)對(duì)高精度是要求測(cè)量裝置能夠準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)與參數(shù)，這是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品、推進(jìn)象的狀態(tài)與參數(shù)，這是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品、推進(jìn)科技發(fā)展的基礎(chǔ)?？萍及l(fā)展的基礎(chǔ)。離

12、開精度，測(cè)控就失去意義離開精度，測(cè)控就失去意義生產(chǎn)、科研、國(guó)防、高科技都離不開精度生產(chǎn)、科研、國(guó)防、高科技都離不開精度產(chǎn)品的質(zhì)量在很大程度上取決于測(cè)控精度產(chǎn)品的質(zhì)量在很大程度上取決于測(cè)控精度儀器儀表的測(cè)控精度決定了武器系統(tǒng)的打擊精度儀器儀表的測(cè)控精度決定了武器系統(tǒng)的打擊精度n長(zhǎng)度：納米（單一尺寸到坐標(biāo)測(cè)量，分子長(zhǎng)度：納米（單一尺寸到坐標(biāo)測(cè)量，分子測(cè)量機(jī)測(cè)量機(jī)-亞原子測(cè)量機(jī)）亞原子測(cè)量機(jī)）n時(shí)間：飛秒時(shí)間：飛秒（1飛秒只有飛秒只有1秒的一千萬(wàn)億分秒的一千萬(wàn)億分之一，即之一，即1e15秒秒 ）n引力波對(duì)光速影響引力波對(duì)光速影響10-17n光鐘光鐘10-19（3000億年差億年差1秒）秒）n單個(gè)電子

13、電量（單個(gè)電子電量（1.5910-19C）1.2 1.2 對(duì)測(cè)控電路的主要要求對(duì)測(cè)控電路的主要要求精度精度-測(cè)控測(cè)控永恒主題永恒主題2022-7-5影響測(cè)控電路影響測(cè)控電路精度精度的主要因素有哪些？其的主要因素有哪些？其中那幾個(gè)因素是最基本的？中那幾個(gè)因素是最基本的？1 1、 噪聲與噪聲與干擾干擾-低噪聲與高抗干擾能低噪聲與高抗干擾能力力2 2、失調(diào)與漂移，主要是溫漂、失調(diào)與漂移，主要是溫漂-低溫漂、低溫漂、高穩(wěn)定性高穩(wěn)定性3 3、線性度與保真度、線性度與保真度4 4、輸入與輸出阻抗的影響、輸入與輸出阻抗的影響（一）低噪聲與高抗干擾能力（一）低噪聲與高抗干擾能力n1 1、 選用低噪聲器件、合理

14、安排電路、合理布選用低噪聲器件、合理安排電路、合理布線與接地、采取適當(dāng)?shù)母綦x與屏蔽。線與接地、采取適當(dāng)?shù)母綦x與屏蔽。n2. 2. 對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，合理安排電路通頻帶，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，合理安排電路通頻帶，抑制干擾抑制干擾n3 3、 采用高共模抑制比的電路，抑制干擾采用高共模抑制比的電路，抑制干擾n4.4. 濾波運(yùn)算處理，選取有效成分濾波運(yùn)算處理，選取有效成分（二）低溫漂、高穩(wěn)定性（二）低溫漂、高穩(wěn)定性n大多數(shù)電子元器件都會(huì)受到溫度影響而大多數(shù)電子元器件都會(huì)受到溫度影響而在一定程度上發(fā)生變化，使電路發(fā)生漂在一定程度上發(fā)生變化，使電路發(fā)生漂移。移。n選擇溫漂小即對(duì)溫度不敏感的元器件選擇溫漂小即對(duì)溫度

15、不敏感的元器件n采用能對(duì)溫漂進(jìn)行自補(bǔ)償?shù)碾娐凡捎媚軐?duì)溫漂進(jìn)行自補(bǔ)償?shù)碾娐穘盡量減少電路的溫度變化盡量減少電路的溫度變化(三).線性與保真度好n線性是衡量?jī)x器或控制系統(tǒng)的精度一個(gè)重要指標(biāo)。n 絕大多數(shù)情況下，要求系統(tǒng)的輸入與輸出間具有線性關(guān)系。n一個(gè)系統(tǒng)也可按非線性標(biāo)定，輸入與輸出間的非線性不一定影響精度。（四）.合適的輸入與輸出阻抗n 要求電路具有較大輸入阻抗，較小輸出阻抗n合理選擇，使輸入阻抗與前級(jí)的輸出阻抗匹配，輸出阻抗與后級(jí)的輸入阻抗匹配1.21.2.2 .2 動(dòng)態(tài)性能好動(dòng)態(tài)性能好（二）響應(yīng)快和動(dòng)態(tài)失真小（二）響應(yīng)快和動(dòng)態(tài)失真小n生產(chǎn)節(jié)奏加快生產(chǎn)節(jié)奏加快n科學(xué)研究要了解快速變化過(guò)程科學(xué)研

16、究要了解快速變化過(guò)程n高技術(shù)與國(guó)防的要求高技術(shù)與國(guó)防的要求n儀器儀表的測(cè)試速度、診斷能力與控制儀器儀表的測(cè)試速度、診斷能力與控制快速性決定了武器系統(tǒng)的反應(yīng)能力快速性決定了武器系統(tǒng)的反應(yīng)能力n響應(yīng)速度已經(jīng)成為對(duì)測(cè)控電路性能的另響應(yīng)速度已經(jīng)成為對(duì)測(cè)控電路性能的另一項(xiàng)重要要求。一項(xiàng)重要要求。n硬件電路總的來(lái)說(shuō)比軟件有更高的反應(yīng)速度。硬件電路總的來(lái)說(shuō)比軟件有更高的反應(yīng)速度。n快速響應(yīng)是衡量電路性能的重要指標(biāo)（低輸出快速響應(yīng)是衡量電路性能的重要指標(biāo)（低輸出阻抗、轉(zhuǎn)換速度、同步采樣等）。阻抗、轉(zhuǎn)換速度、同步采樣等）。nPID控制、前饋與反饋?？刂啤⑶梆伵c反饋。2022-7-51.21.2.3 .3 高的識(shí)

17、別和分析能力高的識(shí)別和分析能力（轉(zhuǎn)換靈活轉(zhuǎn)換靈活）為了適應(yīng)在各種情況下測(cè)量與控制的需要，為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、分辨和分析，要求測(cè)控電路具有靈活地進(jìn)行各種轉(zhuǎn)換與計(jì)算的能力。1、模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換：、模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換：A/D D/A2、電量參數(shù)的轉(zhuǎn)換：直流與交流，電壓、電量參數(shù)的轉(zhuǎn)換：直流與交流，電壓與電流、幅值、相位、頻率、脈寬之間的與電流、幅值、相位、頻率、脈寬之間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換3、量程的變換：、量程的變換：4、信號(hào)的處理與運(yùn)算：求均值、峰值等、信號(hào)的處理與運(yùn)算：求均值、峰值等1.2 1.2 對(duì)測(cè)控電路的主要要求對(duì)測(cè)控電路的主要要求對(duì)于靈活性的需求對(duì)于靈活性的需求n參數(shù)類型更多參數(shù)類型更多 n參數(shù)

18、定義更加復(fù)雜參數(shù)定義更加復(fù)雜n應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，天上、地下、水中、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，天上、地下、水中、人體內(nèi)人體內(nèi)1.2 1.2 對(duì)測(cè)控電路的主要要求對(duì)測(cè)控電路的主要要求n測(cè)量范圍更寬測(cè)量范圍更寬 n尺寸尺寸-原子核到宇宙空間原子核到宇宙空間n電壓電壓-納伏到百萬(wàn)伏納伏到百萬(wàn)伏n電阻電阻-超導(dǎo)至超導(dǎo)至1014n測(cè)控電路越來(lái)越多地實(shí)時(shí)地用在各種系測(cè)控電路越來(lái)越多地實(shí)時(shí)地用在各種系統(tǒng)中；統(tǒng)中；n測(cè)控電路越來(lái)越多地國(guó)防和高科技中；測(cè)控電路越來(lái)越多地國(guó)防和高科技中；n測(cè)控電路越來(lái)越多地用在醫(yī)療和其它與測(cè)控電路越來(lái)越多地用在醫(yī)療和其它與生命有關(guān)的系統(tǒng)中；生命有關(guān)的系統(tǒng)中；n電路的集成度越來(lái)越大，對(duì)單個(gè)器件的

19、電路的集成度越來(lái)越大，對(duì)單個(gè)器件的可靠性要求越高。可靠性要求越高。1.21.2.4 .4 可靠性高可靠性高n應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，天上、地下、水中、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，天上、地下、水中、人體內(nèi)人體內(nèi)n工作條工作條件更加惡劣件更加惡劣 高溫、高速、高濕、高塵、振動(dòng)、密閉、高溫、高速、高濕、高塵、振動(dòng)、密閉、遙測(cè)、高壓力、遙測(cè)、高壓力、高電壓、高電壓、 深水、強(qiáng)場(chǎng)、深水、強(qiáng)場(chǎng)、易爆易爆1.2.5 經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好n在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，盡可能地簡(jiǎn)化電路，降低成本2022-7-51.31.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)1、模擬式信號(hào)、模擬式信號(hào) (1) 非調(diào)制信號(hào) 非調(diào)制模擬信

20、號(hào)被測(cè)量測(cè)量信號(hào) 0 x t電路的形式、結(jié)構(gòu)首先與信號(hào)形式與使用要求有關(guān)電路的形式、結(jié)構(gòu)首先與信號(hào)形式與使用要求有關(guān)送到電路的信號(hào)與被測(cè)量具有近似線性關(guān)系送到電路的信號(hào)與被測(cè)量具有近似線性關(guān)系2022-7-51.3 1.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)用電感傳感器測(cè)量工件輪廓形狀c)調(diào)幅調(diào)幅信號(hào)信號(hào)ustuctb)載載波 信波 信號(hào)號(hào)a)調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)O xtxO xO（2） 經(jīng)調(diào)制信號(hào)為了提高信號(hào)的抗干擾為了提高信號(hào)的抗干擾能力，往往需要對(duì)信號(hào)能力，往往需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。在精密測(cè)量進(jìn)行調(diào)制。在精密測(cè)量中，很多信號(hào)一形成就中，很多信號(hào)一形成就是調(diào)制信號(hào)。是調(diào)制信

21、號(hào)。還可以對(duì)信號(hào)的相位、頻率調(diào)制還可以對(duì)信號(hào)的相位、頻率調(diào)制1.3 1.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)2、數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字式信號(hào)（1）增量碼信號(hào)（2）絕對(duì)碼信號(hào)（3）開關(guān)信號(hào)1.3 1.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)2、數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字式信號(hào)（1）增量碼信號(hào)2 LN123546L輸出反映變化量輸出反映變化量特點(diǎn)：被測(cè)量值的增量與傳感器輸出信號(hào)的變化周特點(diǎn)：被測(cè)量值的增量與傳感器輸出信號(hào)的變化周期數(shù)成正比。期數(shù)成正比。應(yīng)用應(yīng)用：測(cè)速，測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測(cè)移動(dòng)角：測(cè)速，測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測(cè)移動(dòng)角度、距離度、距離(相對(duì)相對(duì))。工件臺(tái)工件臺(tái)5每移動(dòng)每移動(dòng)

22、半個(gè)波長(zhǎng)，干涉半個(gè)波長(zhǎng)，干涉條紋變化一個(gè)周條紋變化一個(gè)周期期2022-7-5簡(jiǎn)述1.31.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)2、數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字式信號(hào) （2）絕對(duì)碼信號(hào) 1111000000010010001101000101011001111000111011001101101110101001每個(gè)角度對(duì)應(yīng)一組編碼，這種每個(gè)角度對(duì)應(yīng)一組編碼，這種編碼稱為編碼稱為絕對(duì)碼絕對(duì)碼。與絕對(duì)碼傳感器相連的測(cè)量電與絕對(duì)碼傳感器相連的測(cè)量電路輸入信號(hào)為絕對(duì)碼信號(hào)。路輸入信號(hào)為絕對(duì)碼信號(hào)。絕對(duì)碼信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能絕對(duì)碼信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，干擾去掉，一種狀態(tài)總是力，干擾去掉，一

23、種狀態(tài)總是對(duì)應(yīng)一組確定的編碼。對(duì)應(yīng)一組確定的編碼。輸出與狀態(tài)一一對(duì)輸出與狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)應(yīng)n增量型編碼器比較通用，大多場(chǎng)合都用這種。從價(jià)格看，一般來(lái)說(shuō)絕對(duì)型編碼器要貴得多，而且絕對(duì)型編碼器有量程范圍，所以一般在特殊需要的機(jī)床上應(yīng)用較多而已。 1.31.3 測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)控電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)2、數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字式信號(hào)（3）開關(guān)信號(hào)輸出只有開關(guān)、通斷、亮暗、01兩種狀態(tài)321AABB456指示燈789101112lFB-BA-Ar2022-7-51.4 1.4 測(cè)控電路的類型與組成測(cè)控電路的類型與組成一、測(cè)量電路的基本組成一、測(cè)量電路的基本組成 模擬式測(cè)量電路的基本組成 數(shù)字式測(cè)

24、量電路的基本組成二、控制電路的基本組成二、控制電路的基本組成 開環(huán)控制 閉環(huán)控制2022-7-5 模擬式測(cè)量電路的基本組成電路電路傳傳 感感 器器量程切換電路量程切換電路放放 大大 器器 解解 調(diào)調(diào) 器器信號(hào)分離電路信號(hào)分離電路運(yùn)運(yùn) 算算 電電 路路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)振振 蕩蕩 器器 電電 源源傳感器傳感器輸出電量（電壓，電流，頻率，相位信號(hào)等）。根據(jù)被測(cè)值的大小進(jìn)行相應(yīng)的量程切換量程切換。傳感器輸出較小，需要進(jìn)行放大放大。2022-7-5指令傳感器指令傳感器電路電路傳傳 感感 器器顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)鎖鎖 存存 器器計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)

25、 器器轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量放放 大大 器器整形電路整形電路細(xì)分電路細(xì)分電路手動(dòng)采樣手動(dòng)采樣鎖存指令鎖存指令辨向電路辨向電路 增量碼數(shù)字式測(cè)量電路的基本組成增量碼數(shù)字式測(cè)量電路的基本組成CPU數(shù)顯鍵盤 電 源通訊接口 辨向電路數(shù)數(shù)字傳感器電路放大整形電路細(xì)分電路振 蕩 器A/D模模擬傳感器電路濾波電路放大電路解調(diào)電路轉(zhuǎn)換電路智能測(cè)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成智能測(cè)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行部件數(shù)D/A模擬量 輸出模2022-7-5 測(cè)量電路測(cè)量電路 控制電路控制電路 擾動(dòng)量擾動(dòng)量傳感器傳感器放大放大電路電路輸輸出出轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路電路設(shè)定設(shè)定電路電路執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)給定給定機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)被控被控對(duì)象對(duì)象

26、設(shè)置設(shè)置給定給定信號(hào)信號(hào)（如（如爐溫）爐溫）將爐將爐溫轉(zhuǎn)溫轉(zhuǎn)換為換為電壓電壓信號(hào)信號(hào)開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成開環(huán)控制方式不能達(dá)到很高的精度。2022-7-5 設(shè)定設(shè)定電路電路比較比較電路電路校正校正電路電路轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路電路給定給定機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)被控被控對(duì)象對(duì)象輸出輸出傳感器傳感器擾動(dòng)擾動(dòng)放大放大電路電路控制電路控制電路擾動(dòng)擾動(dòng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成 校正電路包括：比例放大、積分和微分環(huán)節(jié)，PID控制2022-7-51.5 1.5 測(cè)控電路的發(fā)展趨勢(shì)測(cè)控電路的發(fā)展趨勢(shì)n 優(yōu)質(zhì)化(精、快、可靠）n 微型化與集成化 微型化可以將前級(jí)電路直接做到傳

27、感器中，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。集成化是電路發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。集成范圍越來(lái)越寬、集成電路的品種越來(lái)越多、專用集成塊出現(xiàn)學(xué)習(xí)不僅要把握現(xiàn)狀，而且要了解發(fā)展趨勢(shì)學(xué)習(xí)不僅要把握現(xiàn)狀，而且要了解發(fā)展趨勢(shì)n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀：設(shè)計(jì)制造測(cè)控電路時(shí)從整體考慮。 測(cè)控電路的各個(gè)模塊越來(lái)越模糊，多個(gè)集成在一起。且與機(jī)械光學(xué)、機(jī)械或計(jì)算機(jī)軟件等互相配合n數(shù)字化： 易于集成化、抗干擾能力強(qiáng)、便于保存記憶n 通用化、模塊化： 為了使儀器按照系統(tǒng)擴(kuò)展功能，降低成本，要求電路通用化、模塊化n智能化： 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)步進(jìn)要求能自動(dòng)控制，而且要求它在復(fù)雜條件下進(jìn)行自學(xué)習(xí)、自動(dòng)診斷故障、自動(dòng)排除故障、進(jìn)行自適應(yīng)控制n在現(xiàn)代生產(chǎn)中，物質(zhì)流和

28、能量流在信息流指揮在現(xiàn)代生產(chǎn)中，物質(zhì)流和能量流在信息流指揮和控制下運(yùn)動(dòng)。測(cè)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)和和控制下運(yùn)動(dòng)。測(cè)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)和高科技中的一項(xiàng)必不可少的基礎(chǔ)技術(shù)。為適應(yīng)高科技中的一項(xiàng)必不可少的基礎(chǔ)技術(shù)。為適應(yīng)這一發(fā)展需要，培養(yǎng)這一發(fā)展需要，培養(yǎng)寬基礎(chǔ)寬基礎(chǔ)、具有、具有創(chuàng)造性創(chuàng)造性的人的人才，將整個(gè)儀器儀表類專業(yè)集中為才，將整個(gè)儀器儀表類專業(yè)集中為“測(cè)控技術(shù)測(cè)控技術(shù)及儀器及儀器”一個(gè)專業(yè)，一個(gè)專業(yè)，測(cè)控電路測(cè)控電路是它的一門是它的一門重要課程重要課程。1.61.6 課程的性質(zhì)、內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法課程的性質(zhì)、內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法n主要介紹工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中常用的測(cè)量與主要介紹工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中

29、常用的測(cè)量與控制電路的控制電路的各種功能塊和總體連接各種功能塊和總體連接，使學(xué)生熟，使學(xué)生熟悉怎樣悉怎樣運(yùn)用電子技術(shù)來(lái)解決測(cè)量與控制中的任運(yùn)用電子技術(shù)來(lái)解決測(cè)量與控制中的任務(wù)務(wù)。它不是一般意義上電子技術(shù)課的深化與提。它不是一般意義上電子技術(shù)課的深化與提高，而要著重講清，如何在電子技術(shù)與測(cè)量、高，而要著重講清，如何在電子技術(shù)與測(cè)量、控制間架起一座控制間架起一座橋梁橋梁，實(shí)現(xiàn)二者之間的，實(shí)現(xiàn)二者之間的溝通溝通，學(xué)會(huì)如何在測(cè)量和控制中運(yùn)用電子技術(shù)，并與學(xué)會(huì)如何在測(cè)量和控制中運(yùn)用電子技術(shù)，并與光、機(jī)、計(jì)算機(jī)緊密光、機(jī)、計(jì)算機(jī)緊密配合配合，實(shí)現(xiàn)測(cè)控的總體思，實(shí)現(xiàn)測(cè)控的總體思想，圍繞想，圍繞精、快、靈、可

30、靠精、快、靈、可靠和測(cè)控任務(wù)的其它和測(cè)控任務(wù)的其它要求來(lái)要求來(lái)選用選用電路、電路、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路。電路。1.61.6 課程的性質(zhì)課程的性質(zhì)n各種電子器件的工作原理和構(gòu)成，在模各種電子器件的工作原理和構(gòu)成，在模擬和數(shù)字電子技術(shù)中講述，本課程注重?cái)M和數(shù)字電子技術(shù)中講述，本課程注重它們的它們的外特性外特性，講述其應(yīng)用，構(gòu)成所需，講述其應(yīng)用，構(gòu)成所需的的功能功能電路。為了加深對(duì)課程內(nèi)容的理電路。為了加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，本書有適量的習(xí)題和思考題。在編解，本書有適量的習(xí)題和思考題。在編寫中注意了與寫中注意了與傳感器傳感器、微機(jī)原理微機(jī)原理及應(yīng)用及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)和和控控制技術(shù)與系統(tǒng)制技術(shù)與系統(tǒng)等課程的等課程的銜接與分工銜接與分工。1.61.6 課程的內(nèi)容課程的內(nèi)容與相關(guān)課程的聯(lián)系與相關(guān)課程的聯(lián)系返 回上一頁(yè)下一頁(yè)電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)地基地基模電、數(shù)電模電、數(shù)電框架框架傳感器傳感器微機(jī)原理微機(jī)原理測(cè)控電路測(cè)控電路檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)測(cè)控儀器設(shè)計(jì)測(cè)控儀器設(shè)計(jì)智