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现代测控电子技术第六章94447 共131页

积的房间里，房间里注入确定浓度
(1000×10-6) 的CH4气体，调整电位器Rp1，使输出Vout=1.0V。然后将CH4的浓度增加到10000×10-6，调整电位器Rp3，使输出 Vout=10.0V。反复调整多次，使结果满意为止。
6.1.3 热敏电阻应用电路
热敏电阻是温度测量的常用传感器，以 NTC型MF58- 104-3990热敏电阻作为温度测量的传感元件，其温度测量范围为-55℃～ +200℃，测量精度±1％，并具有耐高温焊接,稳定性好，漂移小, 体积小，便于贴片安装等特点。
该热敏电阻阻值与温度的关系为：
RT R0ex[p(T1T10)]
式中R0是热力学温度为T0时的阻值，T0为基准温度，通常以298.15°K（25℃）为基准温度；β为热敏电阻常数。R0=100kΩ， β=3990。热敏电阻的温度与电阻的关系是非线性的，作为温度测量元件其输出信号必须进行线性化处理。
第六章
测控电子技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合应用
6.1 传感器应用电路
6.1.1 光电传感器应用电路
1. 分光光度计测量电路
分光光度计的理论基础是郎伯-比尔定律，也称为光的吸收定律。当一束平行单色光照射到均匀的非散射的溶液上时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，还有一部分被反射。
定义透过光的强度与入射光的强度之比为透光度T
压阻式压力传感器受温度的影响表现在零点温度漂移和灵敏度温度漂移两个方面。在具体的应用电路当中，必须采取措施进行温度补偿。
图6.1.8是压阻式压力传感器的典型应用电路，图中FPM-05PG为压阻式压力传感器，电路输出以大气压为基准，输出电压在1个标准大气压时为0mV，1mmHg时输出10mV。

测控技术第六章

BW = fh - fl 通常示波器带宽主要取决于Y通道的上限频率。
上升时间是指示波器对理想阶跃信号的响应时间。 Y通道的上升时间受带宽的限制，对于具有一级RC电路的Y通道而言，其上升时间tr和带宽BW的关系为
tr×BW = 0.35
偏转灵敏度和偏转因数：
示波器的偏转灵敏度定义为：在单位输入信号电压的作用下屏幕上光点在垂直方向的偏转距离，其单位为cm/V(或cm/mV )。
一、引言
1、显示信号的必要性
直观、多用途
2、示波器的分类
按示波器的用途和特点，可将其分为以下几类：（1）通用示波器：能在屏幕上同时观察一个到多个信号波形，可对信号进行定性观察和定量测量。（2）取样示波器：利用取样技术，将被测信号化为包络与其相似的低频信号，再借助于通用示波器的原理进行显示。（3）存储示波器：可对信号进行存储，并进行显示和测量。（4）特殊示波器是指能满足某种特殊需要的示波器。
2、通用示波器的基本原理（1）通用示波器的基本组成
主机部分：主要包括示波管、z通道、电源和校准信号发生器等。
垂直偏转系统（垂直通道，Y通道）：主要包括Y 通道输入电路、延时电路、Y通道放大器、输出放大器等。为了观测多个波形，多踪示波器还具有通道转换能力。
水平偏转系统（X通道）：由扫描发生器（时基电路）、触发同步电路、水平放大器及增辉电路（Z通道）等单元组成。
二、信号显示的基本原理
1、示波器基本原理概述（1）示波管
示波管是示波器的核心，它的主要作用是在屏幕上形成光点，并在垂直信号和水平信号偏转的作用下，将输入信号以图像形式显示出来。
示波管一般分为静电式和电磁式两大类，在示波器中的示波管大都是静电偏转式，被称为静电式阴极射线示波管(CRT)。

测控第六章习题答案

第六章信号转换电路6-1 信号转换电路有哪些类型？试举例说明其功能。

常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。

采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。

这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。

模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。

比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。

比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。

可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。

V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。

f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。

广泛地应用于调频、调相信号的解调等。

V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。

例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。

I/V（电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。

例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。

在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。

随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置。

现代工程测控技术资料

7
核物理学
辐射强度、辐射量
三、现代工程测控技术相关传感器
1、运动学
激光测距传感器用途：基坑变形、结构变形、设备位移优点：长距、精度缺点：造价高
量程：200m 精度：1mm
拉线测距传感器用途：架体位移、构件位移优点：造价低、可靠
量程：20m 精度：10mm
三、现代工程测控技术相关传感器
科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。随着现代科学技术的飞速发展和不断融入，加快了现代测控技术的发展，使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工程领域的应用广度和深度正不断的扩大，并
将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。
一、现代工程测控技术发展概要
现代工程测控技术，是应用传感器及仪表技术、
计算机技术、通讯技术、信息技术、自动控制技术
等相关技术领域通过融合与集成，形成具有实时、
远程、自动化的综合测控能力，能为工程研究、设
计、施工、运营进行技术服务支持的综合平台。
一、现代工程测控技术发展概要
一、现代工程测控技术发展概要
5、机电液一体化：
现代工程的测控技术，不但要实现自动化的测量技术，还要实现自动化的控制技术。控制技术主要通过中央计算机给由机电液部件组成的执行机构执行相关动作实现。
二、现代工程测控技术测控对象的分类
序号 1 2 3 4 5 6 类别运动学力学热学光学电学磁学物理量距离、位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、挠度、沉降量轴力、应力、应变温度、热导率、热容波长、光强、折射率、透射率、反射率电压、电流、功率、功率因数磁场强度、磁感应强度、磁通量、磁化强度、磁矩、磁化率、磁势、磁阻、磁导

现代测控电子技术课后答案

现代测控电子技术课后答案现代随着时代的发展，电工越来越吃香，我们看看下面的电子电工技术试题答案，欢迎阅读哦！电子电工技术试题答案一、填空题1、倒闸操作时，不允许将设备的电气和机械防误操作闭锁装置（解除），特殊情况下如需（解除），必须通过值长同意。

2、磁铁装表王师傅工作时，应当实行避免（短路）和（电弧烧伤）的安全措施。

3、各类作业工人应被告知其作业现场和工作岗位存在的（危险因素）、防范措施及（事故紧急处理措施）。

4、凡在距地面（2）m及以上的地点展开的工作，都应当视为（高处）作业。

5、变压器在运行中，其总损耗是随负载的变化而变化的，其中（铁耗）是不变的，而（铜耗）是变化。

6、随着功率的变化，变压器的效率也在发生变化。

当（气门损耗）等同于（维持不变损耗）时，其效率将最低。

7、电焊变压器必须有较高的（电抗），而且可以（调节），其外特性应是（陡降）的。

8、绝缘处理工艺主要包含（预煨、浸漆和潮湿）三个过程。

9、异步电动机做耐压试验时，当电压升到（半值）后，应逐渐升至全值，一般不少于（10 秒），以免受冲击电压的影响，然后保持（1）分钟，再降至（半值）以下切断电源。

10 、交流掌控电机可以分成（伺服电机、测距发电机和自整角机）三大类。

11 、触点的电磨损是由触点间（电弧）或（电火）的高温使触点金属气化和蒸以造成的，机械磨损是由于触点接触面（撞击）造成的。

12 、交流接触器的栅片灭弧原理就是由于触点上方的铁质栅片（磁阻不大），电弧上部磁通大都步入（栅片），并使电弧周围空气中的磁场原产形式（上疏下密），将电弧拉进灭弧栅。

电弧被栅片划分多若干长弧，使起弧电（低于），电源电压并产（阴极）效应，栅片又大量稀释电弧的（热量），所电弧被点燃。

13 、触点压力有（终压力）和（初压力）之分。

触点的终压力主要取决于触点的（材料）与导体的允许（温升）以及电机（稳定性），触点被压力对于交流接触器一般按终压力的（65%~90%）调整，直流接触器按终压力的（60%~80%）调整。

《现代电子技术实验》课件

分析实验结果和现象
解调技术
研究数字信号的解调方法
通信系统实验要点
系统组成
通信系统各部分的功能和组成
性能测试
测试通信系统的性能和稳定性
性能改进
改进通信系统的性能和功能
原理运作
通信系统的工作原理和运作方式
01 系统组成学习
了解通信系统各部分的功能
02 性能测试
测试通信系统的信号传输性能
03 改进方案设计
CMOS集成电路
学习CMOS技术的特性
数字集成电路
了解数字集成电路的应用
模拟混合集成电路
探究模拟混合集成电路的设计原理
操作放大器
实验操作不同类型的放大器
总结
通过本章的实验，我们对模拟电子技术有了更深入的了解。从放大电路到集成电路，涉及到多种电路设计和实验操作。这些实验不仅帮助我们掌握电子技术的基础知识，也提高了实验操作的技能，为以后的学习和探索打下了良好的基础。
● 05
第5章实验设计与创新
实验设计思路
实验设计思路是指通过分析实验设计的基本原则和思路，培养学生的创新能力和实验操作技巧。学生在实验设计中应该具备逻辑思维和创造力，从而能够独立设计并完成实验，培养解决问题的能力。
实验设计思路
原则分析
深入分析实验设计的基本原则
操作技巧
提高学生的实验操作技能
课程目标
理解电子技术应用
培养实践能力
掌握实验技能
应用理论到实践
推动社会发展
促进技术创新
培养创新思维
提升问题解决能力
01 模拟电子技术实验
深入了解电路原理
02 数字电子技术实验
学习逻辑设计与实现

测控电路课后习题答案(全)

第一章绪论1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。

例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。

这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。

为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。

要做到这两点，还是离不开测量与控制。

产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。

特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。

越是柔性的系统就越需要检测。

没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。

自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。

智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。

1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。

为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

现代电子线路基础(新版教材)-- 第六章习题答案

第六章习题答案6.1 在题图 6.1所示调谐放大器中，工作频率f o =10.7MHz,L 1-3=4μH,Q o =100, N 1-3=20匝, N 2-3=5匝, N 4-5=5匝,晶体管3DG39在f o =10.7MHz 时测得g ie =2860μS,C ie =18pF, g oe =200μS, C oe =7pF,|y fe |= 45mS,y re =0,试求放大器的电压增益A vo 和通频带BW 。

解： 25.02053~13~21===N N P ， 25.02053~15~42===N N P 总电容pF 4.55)L *)f 2/((1C 20==∑πLC 振荡回路电容pF8.53C p C p C C ie 22oe 21=--=∑ LC振荡回路固有谐振频率'0f ==10.85(MHz)固有损耗电导：''600036.710()0011g S Q L2Q f Lωπ-===⨯ 22262661200.25200100.2528601036.7100.228()oe ie G P g P g g mS ---∑=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯= 116.32L 0Q G Lω∑== )KHz (6563.167.10Q f B L 0W ===， 1210228.0104525.025.0G |y |P P A 63fe 210V -=⨯⨯⨯⨯-=-=--∑ 注：由上述计算可以看出，'0f 和0f 相差不大，即部分接入后对谐振频率影响较小，但概念要清楚。

另外，这里给出了fe y （即认为是m g ）不要通过EQ I 来计算m g 。

6.2 题图6.2是某中放单级电路图。

已知工作频率f o =30MHz,回路电感L =1.5μH, Q o =100,N 1/N 2=4,C 1~C 4均为耦合电容和旁路电容。

晶体管在工作条件下的y参数为ie (2.8j3.5)mS y =+； re 0y ≈fe (36j27)mS y =- oe (0.2j2)mS y =+试解答下列问题：(1) 画出放大器y 参数等效电路； (2) 求回路谐振电导g Σ； (3) 求回路总电容C Σ；(4) 求放大器电压增益A vo 和通频带BW ；(5) 当电路工作温度或电源电压变化时, A vo 和BW 是否变化？解：(1) y 参数等效电路如上图：(3)由0f =得222621201118784431415103010C .(pF )Lf ..∑π-===⨯⨯⨯⨯⨯ (2) 11=P ， 25.041122===N N P由y 参数得)(58.1810302105.363pF C ie =⨯⨯⨯=-π，)(6.101030210263pF C oe =⨯⨯⨯=-π2221218781060251858702oe ie C C P C P C .....(pF )∑=--=--⨯=491'o f .(MHz )===固有损耗电导：6066001112161022314100491101510''o o g .(S )Q LQ f L ...ωπ--====⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 22323612002100252810214100396oe ie G P g P g g .....(mS )---∑=++=⨯+⨯⨯+⨯= (4) 36601189039610230101510L Q .G L..ωπ--∑===⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 03033789W L f B .(MHz )Q .===120284fe V PP |y |A .G ∑=-==-(5) 当电路工作温度或电源电压变化时，会引起y 参数变化，从而vo A 和BW 会发生变化。

《测控电路》PPT课件

8 选 1 译码电路
7
-E2
S1
S2
S3
S4
S5
输出/输入
S6
S7
S8
图 6-7 CD4051 原理图
CD4051多路模拟开关
元件性能的影响和要求
存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。
原因：
当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。
➢ 为了使所采集的信号能够正确反映输入模拟信号，除保证采样/保持器精度要求外，还必须符合采样定理。
➢ 采样过程：当模拟信号ui=f(t)通过一个受采样脉冲信号 fs(t)控制的开关电路时，开关输出端的信号是时间离散信号。不难看出，采样脉冲的重复周期Ts愈小，采样时间间隔愈短，获得的离散信号亦愈多。
（3）高速S/H电路
用开环式采样/保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱动电流来减小存储电容的充电时间。
Uc
VD1
VD2 V2
V1
∞
-
ui
+
+ N1
R1
R2
V
∞
-
uo
+
+ N2
C
（3）高速S/H电路
在采样期间，Uc为正，V与V2导通，V1截止。
V1的导通将使V和C置于N1的闭环回路中，C上的电压将等于输入电压而不受V的导通电阻的影响，另外，由于N1反相端的偏置电流和V1的漏电流都很小，
由此可见，这个电路的速度提高是靠牺牲精度换来的。

现代测控电子技术-驱动与控制电路

关断条件是：主电极阳极A与阴极K之间的电流小于其维持电流IH，晶闸管即进入关断状态。
双向晶闸管见图5.1.3(b)。电极MTl与电极MT2是主电极，门极G是控制电极，触发电压应施加在门极G与电极MT2之间。
与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是：①在触发之后是双向导通的； ②触发电压不分极性，只要绝对值达到触
发门限值即可使双向晶闸管导通。
双向晶闸管的关断条件与单向晶闸管类似，即电极MTl与电极MT2之间的电流小于其维持电流IH,晶闸管即进入关断状态。
图5.1.4为交流半波导通功率驱动电路。其中T2是单结晶体管，负载ZL与晶闸管T3 串联后接于交流电源u上。
当控制信号Vc为高电平时，晶闸管T3导通，负载ZL中有半波交流电流IL通过。当控制信号Vc为低电平时，晶闸管T3截止，负载 ZL中电流IL为0。
图5.1.9为MOSFET的图形符号。
(a)
(b)
图5.1.9 MOSFET的图形符号
(a) N沟道 (b) P沟道
TTL电路可以直接驱动MOSFET，但其输出电平较低，输出阻抗较大，故经常需加一级互补射级跟随电路。以提高驱动电压，减小信号源内阻，如图8.1.10所示。这种电路可以驱动功率较大的电力MOSFET。
图中D是续流二极管，当驱动感性负
载时，在晶体管关断瞬间，感性负载所有存储的能量可通过D的续流作用而泄放，从而避免晶体管T被反向击穿。
电路的设计要点是合理确定Vc、R与T 的电流放大系数β值之间的数值关系，充分满足Ib>IL/β，可确保T导通时工作于饱和区，以降低T的导通电阻及减小功耗。
电路适用于负载所需的电流不太大的
当负载较轻时，如果T5的发射极电流全部注入T，会使T过饱和，关断时退饱和时间延长。

测控系统原理及设计1_现代测控技术简介

计算机监控系统是以计算机为主体完成监控任务的系统。监控组态软件是计算机监控系统的专用软件。
嵌入式系统是将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起嵌入在宿主设备中的控制系统。
5.4.4 基于计算机的网络控制
80年代后期，计算机控制开始采用开放式通讯系统，可以和以太网接口，图示功能增强，组态更加直观、灵活，基于计算机的网络控制系统性能日益完善、应用逐渐普及。
广州中鸣数码的机器手
广州中鸣数码的机器狗
6.3 现代仪器仪表技术 6.3.1新型仪器仪表的特点
新型仪器仪表都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，根据测控的实际需求，不断挖掘仪器仪表智能化、网络化和虚拟化的特点。
由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，很自然地使人们模糊了仪器与计算机之间的界限，形成了 “计算机就是仪器”的概念。
如：
a)利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出新型传感器。
光光纤纤传传感感器器
生物传感器的电极
b)传感器+嵌入式计算机智能传感器
智能压力传感器
智能振动传感器
智能倾角RS232 传感器
IC总线数字温度传感器
c)多个传感器信息的融合处理如机器人中设置的传感器有：转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器等，这些信号如何融合处理体现了机器人的智能水平。
6.4.4 监控组态软件监控组态软件（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）简称组态软件，是指在自动监控系统的系统软件平台上预先设置一些数据采集与过程控制的功能软件模块，用户能根据需要组态使用。 1.监控组态软件的组成 1）图形界面组件 2）控制功能组件 3）实时数据库 4）通信接口组件

第6章现代检测技术培训资料

ey
1 4
R
R
e0
(6-18)
2) 差动半桥：如图6.5b所示，当 R1R1 、R2R2且 R 1R2R，
电桥输出电压：
ey
1 2
R
R
e0
(6-19)
3) 差动全桥：如图6.5c所示
当
、
、
、
， R1R1 R2R2 R3R3 R4R4
4) 且R 1 R 2 R 3 R 4 R，电桥输出电压：
(6-16)
为电桥输出电压与各桥臂电阻变化量的一般关系式。由于 RR，
忽略分母中的 R 项和分子中的 R高次项，对于最常用的全等臂电桥
，可写为：
ey4 eR 0R 1R2R3R4
(6-17)
2020/8/15
6.2.1 测量电桥
（2）直流电桥主要的特点： a) 所需的高稳定度直流电源较易获得； b) 电桥输出是直流量，可以用直流仪表测量，精度较高； c) 对传感器至测量仪表的连接导线要求较低； d) 电桥的预调平衡电路简单，仅需对纯电阻加以调整即可。但直流放大器比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。
6.2.2 检测信号的放大与变换
(2) 4mA～20mA电压/电流变换电路
图6.19 4mA～20mA电压/电流变换电路特性 2020/8/15
图6.20 4mA～20mA电压/电流变换电路
6.2.3 信号的调制与解调
6.2.3 信号的调制与解调
调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频振荡波的某个参数（幅值、频率或相位），使其按被测信号的规律变化，以利于信号的放大与传输。
6.2.1 测量电桥
2. 交流电桥
交流电桥电路如图6.10所示，其激励电压采用交流方式。桥臂的阻抗、电流和电压都用复数表示，则交流电桥平衡时必须满足

现代测试技术)第6章测控总线技术

特点
IEEE 488标准定义了物理层、数据链路层和应用层三层协议结构，支持多主多从设备通信，具有高速、可靠、灵活等特点。
SCPI命令集
定义
特点
SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments）命令集是一种用于可编程仪器的标准命令集。
SCPI命令集采用类似于自然语言的语法结构，易于学习和使用；同时支持多种数据类型和仪器功能，具有通用性和可扩展性。
特点
GPIB总线具有高速、灵活、可靠的特点，支持多个设备之间的通信和数据传输。它采用主从式结构，通过总线控制器来控制多个设备之间的数据传输和通信。
应用领域
GPIB总线广泛应用于自动化测试系统、仪器仪表控制等领域。
VXI总线
01
定义
VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation，仪器用VME总线扩
并行传输与串行传输
并行传输是同时传输多个比特，而串行传输则是一个比特接一个比特地传输。测控总线中常采用串行传输方式，因其传输线路简单、成本低。
同步传输与异步传输
同步传输依赖于精确的时钟信号进行数据同步，而异步传输则通过特定的起始和停止位来标识数据包的开始和结束。测控总线中常采用异步传输方式，因其灵活性高、适应性强。
传输速率
数据传输速率是衡量总线性能的重要指标，通常以比特率（bps）或字节率（Bps）表示。测控总线的传输速率因应用需求而异，一般要求高速、稳定的数据传输。
数据同步与异步处理
数据同步
在并行传输中，数据同步是确保多个比特同时正确传输的关键。通过精确的时钟信号和数据锁存器，实现数据的同步传输。

现代工程测控技术资料课件

测量电路
测量电路的作用测量电路是将传感器输出的电信号进行放大、滤波、转换等处理，以便进行后
续的信号处理和显示。测量电路的设计要点
包括选择合适的放大器、滤波器等器件，以及进行精确的参数匹配和调整，
以确保测量精度和稳定性。
测量电路的类型
根据传感器的输出特性和信号处理需求，测量电路可分为电压型、电流型、频率型等多种类型。
网络化测控技术
总结词
网络化测控技术是指利用互联网、物联网等技术，实现远程、分布式测控的技术。
VS
详细描述
网络化测控技术可以实现远程监控、数据共享和协同工作，提高测控系统的灵活性和可扩展性。同时，通过网络化测控技术，可以实现大规模、跨地域的测控应用，为工业自动化、智能家居等领域提供有力支持。
测控系统的稳定性
指系统在长时间运行过程中保持稳定性的能力。稳定的测控系统能够提供更加可靠和准确的数据，减少误差和故障的发生。
测控系统的实时性
指系统对实时变化的测量数据进行快速响应和处理的能力。实时性好的测控系统能够更好地满足动态测量和控制的需求。
测控系统的可扩展性
指系统能够方便地扩展和升级的能力。可扩展性好的测控系统能够更好地适应不断变化和发展的应用需求。
高精度测量与误差补偿
• 总结词：误差补偿技术是提高测量精度的关键，通过分析误差源，采取相应的补偿措施，可以有效减小测量误差。
无线测控技术
• 总结词：无线测控技术以其灵活、便捷的优点在现代工程中得到广泛应用，尤其在远程监测和控制方面具有显著优势。
云计算与大数据技术在测控中的应用
• 总结词：云计算与大数据技术在现代工程测控中发挥着越来越重要的作用，为数据处理和分析提供了强大的支持。

【精品】现代测控仪器仪表技术共75页

23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！Hale Waihona Puke 【精品】现代测控仪器仪表技术
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠深巷中，鸡鸣桑树颠。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈

现代测控技术概论

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1.3计算机控制系统概述
1.3.1微机过程控制系统的基本组成
过程控制一词具有特定的含义，广义地说，过程是一个能被监视或控制的物理系统。而过程变量是指该系统中应按照某种目的或规则变化的物理参数，也就是被控制量。控制的目的是使一个或多个过程变量达到预定的最佳参考值，从而使系统处于最佳工作状态。
图1-6微机过程控制系统的组成框图
1.3.2计算机控制系统的类别及要求
一般来说，各类控制系统均可以使用计算机进行在线控制。但是,往往只有在那些更能体现计算机作用的控制系统中才使用计算机。所使用的计算机档次需按系统控制任务的情况恰当地选择。为了了解计算机控制系统的概貌,在前面所介绍的基本型计算机过程控制系统的基础上,再按计算机在计算机控制系统中所担任的不同控制任务分类，几种:
人类在工程实践的过程中，一种需求是要采取各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各种数据、记录并进行必要的处理，这种技术称为“测量”。另一种需求是要采取各种方法支配或约束某一客观事物或对象的运动过程，达到一定的目的，这种技术称为“控制”。
“测量”和“控制”是人类认识世界和改造世界的两项工作任务。相应地，人们就要研制和发展测控仪器或系统以实现测量和控制，与此相关的理论和技术就是测控技术。测控仪器或测控系统按照任务的不同，可以分为三大类，即检测系统、控制系统和测控系统。
4) A/D
A/D
(1)分辨率和量化误差。对于同样的量化值，分辨率由寄存器的位数决定，也就是量化单位q。设满刻度为Xm，寄存器位数为n位，则
q Xm 2n 1
(1.7)
量化误差为ε=q/2。
(2)偏移误差。偏移误差是指输入信号为零，输出信号不为零时的值，所以也称为零值误差。偏移误差通常是由放大器的偏移电压产生的，一般在静态时对电路进行调整，使之最小。

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电路的实际测试结果见下表。
被测温度(℃)
-10 0 10 20 30 40 50
绝对温度 (°K) 263.15 273.15 283.15 293.15 303.15 313.15 323.15
输出电压 Vo(mV) 263.20 273.18 327.96 293.06 303.04 313.02 322.99
2）4～20mA压力变送器
将压力传感器输出的电压信号转换成 4～20mA电流输出是工业领域中远距离测量压力的常用方法，将压力传感器与4～20mA 转换电路集即构成4～20mA压力变送器。图 6.1.9即是4～20mA压力变送器的典型电路。
图6.1.9 4～20mA压力变送器电路
电路中压力传感器是MPX2100，4～ 20mA转换电路采用集成芯片XTR101实现。电路中，4mA电流对应于零压力，20mA电流对应于满量程压力。
为了使电路的输出与浓度成正比，采用AD538线性化，根据图的接法及AD538 的运算关系有
VoVyV Vx zm1V1 IV R s2I21 Rs2
电路的输出为
Vout 1R3R 2Rp3I21Rs2
调节方法如下：将传感器置于已知体
VOT(1R4R3RP)I2oR1
图 6.1.2 分光光度计测量放大电路
式中Io是光电管产生的光电流，微电流放大器的增益变化范围为3～10，用以调节透光度的满度值100%T。
当光电管受白光照射时，调节电位器
RP2，使VOT=1000mV，即代表此时透光度为满度值100%T。稳压管D1、D2，电阻R2、 R12、R13及电位器RP1组成调零电路，用以补偿光电管的暗电流，在无光照射光电管
该热敏电阻阻值与温温度为T0时的阻值，T0为基准温度，通常以298.15°K（25℃）为基准温度；β为热敏电阻常数。R0=100kΩ， β=3990。热敏电阻的温度与电阻的关系是非线性的，作为温度测量元件其输出信号必须进行线性化处理。
XTR101的引脚10和11是两个1mA的参考恒流源输出，两个电流并行流入带温度补偿的稳压管LM129和压力传感器中，LM129 的稳定电压是6.9V，该电压即作为压力传感器的供电电源。
根据传感器的特性，在该电压下传感器的满量程输出电压为
VoF S6.9V 1V 0 4m 0 V 2.76mV
压阻式压力传感器受温度的影响表现在零点温度漂移和灵敏度温度漂移两个方面。在具体的应用电路当中，必须采取措施进行温度补偿。
图6.1.8是压阻式压力传感器的典型应用电路，图中FPM-05PG为压阻式压力传感器，电路输出以大气压为基准，输出电压在1个标准大气压时为0mV，1mmHg时输出10mV。
本电路吸光度的测量范围是0～ 1.999(A)，对应的透光度是100%～1%(T)。当透光度是100%时，调节电位器RP3，使 VOA=0V；当透光度是1%时，VOT=10mV，此时LOG101输出为－3V，调节电位器RP4，使VOA=1.999V。
至此，实现了吸光度的测量。
浓度因与吸光度成正比，本电路规定浓度的测量范围是0～2019,因此其输出放大器的参数与吸光度测量的输出放大器相同，调整方法也相同，输出电压为
积的房间里，房间里注入确定浓度
(1000×10-6) 的CH4气体，调整电位器Rp1，使输出Vout=1.0V。然后将CH4的浓度增加到10000×10-6，调整电位器Rp3，使输出 Vout=10.0V。反复调整多次，使结果满意为止。
6.1.3 热敏电阻应用电路
热敏电阻是温度测量的常用传感器，以 NTC型MF58- 104-3990热敏电阻作为温度测量的传感元件，其温度测量范围为-55℃～ +200℃，测量精度±1％，并具有耐高温焊接,稳定性好，漂移小, 体积小，便于贴片安装等特点。
T2的射极输出端获得的是与脉搏波相应的正向脉动信号输出。该信号经隔直电容C1 隔离直流后由运算放大器A1和电压比较器 A2整形成与脉搏波同频率的方波信号。
由于心率是每分钟心脏搏动的次数，为
了提高测量速度缩短测量时间，将脉搏脉冲
倍频60倍，然后在1秒钟内对脉搏脉冲计数，
所计脉搏数即为要求测量的心率。
电路见图6.1.7所示。图6.1.7 基于热敏电阻的温度测量信号电路
电路由两级电路构成，第一级为对数比放大器，第二级为除法电路，第一级输出为
Vo1lg11VV//1R0T5
lg1R0T5
lg1R005
e xp( /T) e xp( /T0)
lg exp(/T) e xp( /T0)
T It I0
It为透过样品的光强， I0为透过空白参考溶液的光强。 T越大，说明溶液的透光程度越大。
由于透光度T与溶液的浓度C之间没有线性关系，定义吸光度A为透光度T的负对数。
AloTgKCL
式中，K为吸光度系数，C为溶液浓度，L 是液层厚度。
这就是郎伯—比尔定律。此式表明：当液层厚度固定时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比，这一关系称作比尔定律。当浓度固定时，溶液的吸光度正比于液层厚度，这一关系称作郎伯定律。
N 1000 Vin VREF
测量透光度时Vin=0～1000mV，读数N为0～ 1000，将小数点设置在十位即可实现透光度的直读。测量吸光度时Vin=0～1.999V，读数 N为0～2019，将小数点设置在千位即可实现吸光度的直读。测量浓度时Vin=0～1.999V，读数N为0～2019，将小数点设置在个位即可实现浓度的直读。
图6.1.5是测量电路，上半部分电路将脉搏信号转换成电脉冲信号，下半部分是计数电路，把脉冲信号变换成心率。
当脉搏波到来时，拇指充血，由此产生的反射光照射到光敏电阻RG上时，其电阻变小，使T2的基极电位上升，射极输出高电位。
在脉搏波的间歇，无反射光照射到光敏电阻RG上，其电阻变大，使T2的基极电位下降，射极输出低电位。
只要调节 RP1即可使传感器FPM-05PG 的零位温度特性被补偿。
当传感器加上1.5 mA恒定电流时，其输出约为0.17mV/1mmHg，为了使电路的输出电压与压力的关系为10mV/1mmHg，后续放大电路的增益应为60。该增益由运放A3和A4 构成的两级差动放大电路实现。电路中RP2 用于传感器在零压力时测量电路的输出调零， RP3用于调节电路的满度输出。
图6.1.8 压阻式压力传感器的典型应用电路
A1、D1、T1和R2构成恒流源电路对电路供电。D1的输出电压VD1加在R1上，恒流源电流I由VD1/R2决定，其值为I=1.5mA。
传感器的温度特性包括由于温度变化使
零位输出移动的零位温度特性，以及压力灵敏度随温度变化的灵敏度温度特性。FPM05PG的灵敏度随温度变化非常小，故测量电路中仅设置了由D3和A2构成的零点温度补偿电路，其原理是利用硅二极管的负温度系数补偿传感器的正温度系数。
0.434ln exp(/T) e xp( /T0)
0.434T

T0

经过对数运算，热敏电阻的阻值与温度的指
数关系转换成电压与温度的反比关系。
再对Vo1作倒数运算即可实现温度与电压的线性关系。
T2.3Vo1 /T0Vo 1175..73 8
4 2
令Vo=kT，即
结果显示，电路的非线性误差小于0.5%，较好地消除了热敏电阻测温时的非线性。
6.1.4 力敏传感器应用电路
1. 压阻式压力传感器的应用电路
压阻传感器是利用晶体的压阻效应制成的传感器，其构造是在硅弹性膜片上，用集成电路的扩散技术在一定晶向上制作四个压力敏感电阻，将它们连接成惠斯登电桥的形式,就构成了基本的压阻全桥传感器。
时调节RP1，使VOT=0，即0%T。
由于吸光度与透光度成负对数关系，因此将VOT进行对数放大后即可得到与吸光度成比例的电压VOA，其值为
V OA (1Vl)oV V g R OP //T R R 3 5 6RR P 8R 1 40
由于对数放大器LOG101的电流输入范围是 100pA～3.5mA，因此对应的吸光度测量也有相应的范围。
6.1.2 气敏传感器应用电路
图6.1.6为甲烷气体 CH4浓度检测电路，传感器为半导体气敏传感器，电阻Rs随 CH4浓度的增加而减小，典型值是CH4浓度为1000×10-6时，Rs为14.0kΩ；CH4浓度为10000×10-6时，Rs为4.2kΩ。
图6.1.6 甲烷气体 CH4浓度检测电路
传感器的输出电压直接加至 XTR101的输入端（引脚3和4），引脚5和6之间的电阻R1和电位器RP1用于确定并调节输出电流的满度值，输出电流Io由引脚7输出，其值为
Io4m A (0.016 R1 4R 01P )Vin
式中Vin为芯片的输入电压，也即传感器的输出电压。当传感器输出为零时，电路的输出电流为4mA，若有误差可调节电位器RP2消除。当传感器满量程输出时，Vin=27.6mV，调节电位器 RP1使输出电流为20mA。
V O C(1Vl)oV V g R OP //T R R 3 5 6RR P 9R 1 51
电路中通过转换开关分别输出透光度、吸光度和浓度，其输出接入后续A/D转换电路即可实现三项参数的数字测量。A/D转换电路见图6.1.3。
图 6.1.3 分光光度计A/D转换电路
根据ICL7106的转换关系有：
图中7805用于给传感器加热，当温度稳定后开始工作，基准电压模块为REF-03，其在电位器Rp1的两端产生2.5V的基准电压，从而产生传感器的恒定供电电流I，I约为 0.5 mA，电流的大小可通过调节Rp1的大小调节。
运放A2用于隔离传感器与后续线性化电路，其输出为IRs，表示CH4的浓度，与浓度的变化趋势相反。
第六章
测控电子技术综合应用