《自动检测技术第3版 马西秦第12章 信号处理技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动检测技术第3版 马西秦第12章 信号处理技术（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 检测系统中的 信号处理,无论是对无源型传感器还是有源型传感器，在将被测信号转换为电信号之后，都需要对这个微弱的电信号进行放大隔离、滤波、变换、零点校正、线性化、温度补偿、误差修正、量程切换等信号处理。,第一节 信号的放大技术,一、运算放大器基本电路,基本运算放大电路的缺点是抗干扰能力差。实际传感器输出信号往往有许多干扰，因此必须设计有足够放大能力且抑制共模干扰的精密放大器，即仪用放大器。,二、测量放大器电路,1. 原理电路,同相放大器,差动放大器,同相放大器,2. 实用测量放大器电路 (1)AD521,AD521的输入信号耦合方式,A.变压器耦合 B.热电偶直接耦合 C.电容器耦合,
2、三、程控测量放大器PGA,1.程控测量放大器原理,程控测量放大器PGA，即可编程序的增益放大器，通过微型计算机的数字量控制改变其放大倍数，对不同信号使用不同量程，给后面的A/D转换器提供合适的输出信号。,2.程控测量放大器产品LH0084,3.PGA的应用,自动量程切换 程序流程图,具有自动量程切换的数字电压表 原理图,四、隔离放大器,1.隔离放大器的原理结构,隔离放大器内部由四部分组成： （1）输入运算放大器、调制器； （2）信号耦合变压器； （3）解调器、输出运算变压器； （4）隔离电源。,隔离放大器 示意图,隔离放大器原理图,隔离放大器简化功能图,2.隔离放大器的工作原理,（1）输入运算
3、放大器、调制器：将传感器送来的信号进行滤波、放大，并调制成交流信号。 （2）信号耦合变压器：隔离传递交流信号。 （3）解调器、输出运算变压器：把交流信号解调成直流信号，并进行滤波和进一步放大，提供合适的输出电压。 （4）隔离电源：为隔离放大器提供能源。 隔离放大器的总电压增益：,第二节 信号传输中的变换技术,在仪表自动检测系统中，为了便于检测电路与计算机控制系统的连接，目前世界各国均采用标准的检测输出信号等级： 直流电流010mA或420mA，直流电压05V。 测控系统采用直流标准信号的原因： （1）直流信号传输容易抗干扰； （2）直流传输不受传输线路电感、电容及负荷性质影响。 （3）直流信号
4、便于A/D转换。 远距离传输经常将电压输出转换为标准电流输出。,一、信号在传输中变换的意义,二、常用的信号变换方法,电压信号变换为4-20mA标准电流的V/I转换电路，还具有传送线断线自检功能。 断线自检电路,第三节 信号的非线性补偿技术,自动检测系统中出现非线性特性的原因： （1）传感器本身的输入输出关系存在非线性 （2）测量电路的输入输出关系存在非线性 解决非线性问题的方法： （1）缩小测量范围 （2）采用非线性指示刻度 （3）增加非线性补偿环节,增加非线性补偿环节的方法： （1）硬件电路补偿。 （2）微机软件补偿。,1.解析计算法,一、非线性补偿环节特性的获取,上图，如已知 ，希望实现：
5、 的 线性输入输出关系。 则通过三个解析式联立可求得非线 性补偿环节的特性为：,（3）第四象限作希望的输入输出特性曲线。 (4) 将x轴分n段，作垂线，取交点组1和交点组4，再从交点组1作水平线，得交点组2。 (5) 从交点组2作垂线，从交点组4作水平线，在第三象限得校正曲线。,2.图解法 （1）第一象限作传感器的输入输出特性曲线。 （2）第二象限作放大器的输入输出特性曲线。,1.硬件电路实现方法 利用二极管、电阻网络和集成运算放大器构成非线性分段电路，合理选择各段斜率，实现非线性补偿特性。 各段折线方程，ki为斜率,二、非线性补偿环节的实现方法,精密折点实现电路,简单折点实现电路,2.微机软
6、件实现方法,（1）线性插值算法： 如果补偿特性曲线可以分段线性化，可以利用计算机程序进行线性插值计算，获得补偿函数。,各段补偿输出算式：,各段斜率：,线性插值算法 软件流程图：,（2）二次曲线插值算法： 如果补偿特性曲线分段线性化的线性插值计算不能够达到所需精度，可以利用计算机程序进行二次曲线插值计算，获得更精确的补偿函数。 二次曲线插值计算时，要把补偿曲线分段近似为抛物线：,各段抛物线方程式：,各段抛物线方程系数 的确定：,只要已知待求段上的三个点坐标，即可得到抛物线方程系数。 例如求解x0x1段的系数，a0，a1和a2，利用（x0，y0）（x01，y01）（x1，y1）这3个已知点解如下联立方程即可。,二次插值算法 软件流程图：,
