第5章 模拟信号的采集
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模拟量采集原理
模拟量采集原理是指通过传感器将实际量转化为电压或电流信号,然后经过放大、滤波、调理等处理,最终将其转化为数字信号进行采样和储存的过程。
在模拟量采集中,传感器起着关键作用。
传感器是能够将实际量转化为电信号的装置,常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
传感器将实际量转化为电信号后,需要经过放大处理。
放大器会增加电信号的幅度,以便信号能够被准确地测量和处理。
放大后的信号还需要经过滤波处理,去除混杂在信号中的杂波和干扰,使其更加稳定和可靠。
接下来,经过调理处理。
调理包括采样和保持、线性化、电平转换等操作,以便将信号适配到后续数字处理器可接受的范围。
采样和保持是指在一定的时间间隔内对信号进行采样并保持其数值,线性化是将非线性的信号转化为线性的形式,而电平转换则是将信号的电平调整为适合数字处理器的电平范围。
最后,经过模数转换器(ADC)进行模拟信号到数字信号的
转换。
ADC会根据一定的采样频率对模拟信号进行采样,并
将其转换为对应的数字信号。
转换后的数字信号可以被储存、处理和传输,实现对实际量的监测和控制。
总结起来,模拟量采集原理是将实际量转化为电信号,并经过放大、滤波、调理等处理,再通过ADC转换为数字信号的过
程。
这一过程可以实现对实际量的准确测量和控制,广泛应用于各种工业自动化、仪器仪表等领域。
第5章 模拟信号的调理与转换测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。
被测物理量经传感器后的输出一般了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理,往往需要对这些电信号调电桥是将电阻、电容和电感等参数或电流输出的一种测量电路。
电桥电路简单可靠,且具,被广泛用作仪器测量电路。
电桥可分为5.直流R 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源b 和d 上输出电压y e ,该输出可直接驱动指示仪表,也可接直的出为电信号。
由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响,为作调理和转换。
本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节,包括电桥、制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。
5.1 电桥的变化转换为电压有很高的精度和灵敏度,因此按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥;按其工作方式又零值法(平衡电桥)和偏值法(不平衡电桥)。
1.1 直流电桥电桥如图5.1所示,纯电阻1R 、2、3R 和4R组成电桥的四个桥臂,在电o e ,而另一对角线两端入后续放大电路。
流电桥的输出端后接输入阻抗较大仪表或放大电路时,可视为开路,其输为零,此时有电流o 112e I R R =+,o2e I R R =图5.1 直流电桥结构形式34+ 由此可得出b 、d 两端输出电压158()()14o o 12341324o1234b ad R R U e e R R R R R R R R eR R R R ⎛⎞=−=−⎜⎟++⎝⎠−++ (5-1y e 为零,即当电桥平衡时,应有y a e U =)由式(5-1)可知,要使输出电压式(5-2)为直流电桥平衡公式。
直流电桥的工作原理是:四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引电各桥臂的阻值,可使输出电压(或电流)仅直流电桥的优点是:采用稳定性高的直流电源作激励电源;电桥的输出e 是直流成入工频干扰较5.入b 、d 测量。
电桥平衡条件下,检流计G 的指示为零变化时,电桥不平衡,检流计G 的电流不为零。