测控电路

测控电路

课程名称： 测控电路

院 系： 机械与电子控制工程学院

专 业： 测控技术与仪器

班 级： 测控0801班

姓 名： 金文涛

学 号： 08222010

目录

1、测控电路的作用 ......................................................................................................................... 3

1.1测控电路的概要 .............................................................................................................. 3

1.2测控电路的作用 ................................................................................................................. 3

2、举例说明测量与控制技术在生活中的应用 ............................................................................. 3

2.1嫦娥二号卫星 ..................................................................................................................... 3

2.2热水器 ................................................................................................................................ 4

2.3我所制作的电磁流量测量器 ............................................................................................ 4

3、AD277变压器耦合隔离放大器 .................................................................................................. 5

4、二运放与三运放的比较 ............................................................................................................. 6

5、电流法测混凝土抗腐性和氯离子含量测定 ............................................................................. 7

1、测控电路的作用

1.1测控电路的概要

测控系统主要由传感器、测量控制电路（简称测控电路）和执行机构三部分组成。在测控系统中电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控系统乃至整个机器和生成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。测控电路主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字控制电路等。实际上，测控电路是模拟电子技术和数字电子技术的进一步延伸与扩展，主要讨论一些典型常见的电路。

1.2测控电路的作用

1． 测控电路提供具有低噪声、高稳定性、高频响、高可靠性、高输入阻抗的电路，能够满足科技与生产发展需要。尤其在航空、航天、国防、生命科学等领域都出现了微型化的趋势，这就更加体现了测控电路的价值。

2． 测控电路常常与传感器集成在一起，没有测控电路，传感器就几乎没法工作，传感器要实现其自身功能必须依靠于测控电路，所以工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等方面都是测控电路的作用。

3． 总而言之，测控电路的作用就是将微弱的电信号通过放大器、解调器、信号分离、运算、模数转换等一系列的测控过程转化为可显示的、为人们所认识的信号。

2、举例说明测量与控制技术在生活中的应用

2.1嫦娥二号卫星

嫦娥二号卫星的发射到整个卫星任务的完成几乎全部由测量与控制完成。嫦娥二号的十大任务是：

一、配合运载火箭验证地月转移轨道直接发射技术；

二、验证距月面１００公里近月制动的月球轨道捕获技术；

三、验证１００公里×１５公里轨道机动与飞行技术；

四、对二期工程的备选着陆区进行高分辨率成像试验；

五、搭载轻小型化X频段深空应答机，配合我国新建的X频段地面测控站，试验X频段测控技术；

六、试验遥测信道低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术，月地高速数据传输技术及降落相机技术；

七、获取更高精度月球表面三维影像，分辨率由嫦娥一号卫星的１２０米提高至优于１０米；

八、探测月球物质成分；

九、探测月壤特性；

十、探测地月与近月空间环境。

这十大任务无一不是测量与控制技术的最好体现。

2.2热水器

热水器是我们每天洗澡都得用到的，每当冷水加热到所设定的温度时，加热会自动调节，保持水温一直处于你所设置的温度。这就是测量与控制技术的最好体现，先测量水的温度，不处在所设定的温度，则通过控制加热器，是水温达到所设定的温度。

2.3我所制作的电磁流量测量器

这学期我参加了学校物理实验竞赛，所做的课题是测量液体的流量。我设计的是一个电磁流量计，测定液体通过磁场时导管两端所产生的电压，通过电压的测定来求出液体的流速，然后再编写积分程序，求得液体的流量。但是因为我们所选用的电磁铁的磁场强度太小，而且液体的流速也不快，所以出来的电压信号非常微弱，经过理论计算得出的结论是电压不到一毫伏，这样的话信号太微弱，必须要通过测控电路来控制。于是我们在杜老师那借了一块LM324 通过二级放大电路放大25000倍，达到了单片机所能接收的电压强度，然后经过AD转换器，将模拟量转化为数字量，输入单片机，最后由数码管显示所测的液体流量。

3、AD277变压器耦合隔离放大器

AD277原理与引脚图

AD277是美国AD公司的一种通用隔离放大器（国产284J、289与它类似），如图所示，其前后级各有高性能的运算放大器N1、N2构成，前级由浮置电源供电，并输出浮置电压（正负15V）可供传感器等使用。N1的3、4端为差动输入端，6、7、8端为零位调整端，2是N1的输出端，为构成各种反馈放大时使用。输出级N2的反相端接有100千欧的电阻，在增益调整引脚12与输出引脚10之间外接不同阻值的电阻，可得到不同的闭环增益。13端的1兆欧电阻用于调整零点误差，如不调零，应将13引脚接地以减小干扰的影响。14、15和16引脚为外加正负直流稳压电源端，其中16引脚是公共端，且与N2的同向端11引脚相连接，构成输出级的地。AD277隔离放大器的输入与输出级靠变压器耦合。 4、二运放与三运放的比较

图2-6 是一个典型双运放仪表放大器电路的原理图。它有一个显著的优点，即它仅需要两个运算放大器而不需要三个，从而使它节省了成本和功耗。然而，双运放仪表放大器电路的非对称结构会导致几个缺点，与三运放仪表放大器相比最显明显的缺点是降低了 AC CMR，从而限制了该电路的应用性。与三运放仪表放大器设计比较，标准双运放仪表放大器的另一个也许较严重的限制是其难达到高AC CMR 的固有缺欠。这种限制来源于双放大器电路内部的共模信号路径固有的不对称。 图2-4所示的电路提供了更进一步的改进并且已经成为仪表放大器设计最流行的结构。图2-4中的A1 和A2 运算放大器缓冲输入电压。然而，在这种结构中，单个增益电阻器RG连接在两个输入缓冲器的求和点之间，因此，整个差分输入电压现在都呈现在RG两端。因为输入电压经过放大后的差分电压呈现在R5，RG和R6这三只电阻上，所以差分增益可以通过仅改变RG进行调整。

这种连接有另外一个优点：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改变增益时不再对电阻匹配有任何要求。如果R5 ＝ R6，R1＝ R3和R2＝ R4，则VOUT =

(VIN2－VIN1)(1 ＋2R5/RG)(R2/R1)由于RG两端的电压等于VIN，所以流过RG的电流等于VIN/RG，因此输入信号将通过A1 和A2 获得增益并得到放大。然而须注意的是对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。由于没有电流流过RG（也就无电流流过R5和R6），放大器A1 和A2 将作为单位增益跟随器而工作。因此，共模信号将以单位增益通过输入缓冲器，而差分电压将按〔1＋（2 RF/RG）〕的增益系数被放大。在理论上表明，用户可以得到所要求的前端增益（由RG来决定），而不增加共模增益和误差，即差分信号将按增益成比例增加，而共模误差则不然，所以比率〔增益（差分输入电压）/（共模误差电压）〕将增大。因此CMR理论上直接与增益成比例增加，这是一个非常有用的特性。最后，由于结构上的对称性，输入放大器的共模误差，如果它们跟踪，将被输出级的减法器消除。这包括诸如共模抑制随频率变换的误差。上述这些特性便是这种三运放结构得到广泛应用的解释。

5、电流法测混凝土抗腐性和氯离子含量测定

以下是三篇关于电流法测混凝土抗腐性和氯离子含量测定的论文。