03 第三章 检测信号的处理.pptx

第1页：检测信号的处理

检测技术与自动化仪表第三章检测信号的处理

第2页：第3章检测信号的处理

• 第3章检测信号的处理3.1放大器3.2滤波器3.3信号转换电路3.4非线性特性的线性化在非电量测量系统中，传感器直接感受被测物理量，并将转换成与被测物理量有一定函数关系的电信号（电压、电流、电荷）或电参量（如电阻、电容等）。通常，电信号的数值太小且不规范，需通过信号处理电路将其变换为标准电压、电流信号之后供显示仪器、记录仪器使用

第3页：测量放大器

• 3.1.1测量放大器的基本要求增益高且稳定，共模抑制比高，失调与漂移小，频带宽，线性度好，转换速率高，阻抗匹配好，功耗低，抗干扰能力强，性价比高等。根据电路实现方式的不同，测量放大器可分为三类：
• （1）采用晶体三极管、结型场效应管等分立元件组成测量放大电路
• （2）采用通用集成运算放大器组成测量放大电路
• （3）采用单片专用集成放大器组成测量放大电路

第4页：3.1.2三运放式差动放大器

• 3.1放大器3.1.2三运放式差动放大器

第5页：AD522单片集成放大器引脚功能

AD522单片集成放大器引脚功能：下表列出相关数据。

原表为左右两栏交错排版，此处按引脚序号重排；功能名称、符号与引脚号均依原文录入。

第6页：3.1.4可编程增益放大器

• 3.1放大器3.1.4可编程增益放大器

第7页：隔离放大器

• 3.1.5隔离放大器

第8页：滤波器

• 3.2滤波器3.2.1滤波器的类型（a）低通滤波器（b）高通滤波器(c)带通滤波器(d)带阻滤波器图3-6滤波器的幅频特性

第9页：滤波器

• 3.2滤波器3.2.2滤波器的基本参数
• （1）截止频率fc与谐振频率f0
• （2）通带增益Kp
• （3）品质因素Q与阻尼系数α

第10页：二阶RC有源滤波器

• 3.2.3二阶RC有源滤波器图3-7二阶压控电压源型滤波电路(a)低通滤波器(b)高通滤波器(c)带通滤波器(d)带阻滤波器

第11页：电压电流转换电路

• 3.3.1电压电流转换电路I/V转换电路V/I转换电路图3-8I/V转换电路图3-9V/I转换电路

第12页：电压频率转换电路

• 3.3.2电压频率转换电路V/F转换电路图3-10LMX31型V/F转换器应用电路

第13页：电压频率转换电路

• 3.3.2电压频率转换电路F/V转换电路

第14页：非线性特性

3.4非线性特性的线性化在测控系统中，大多数传感器的输入与输出之间并非线性关系。

原因有两方面：一是由于传感器的转换原理为非线性，其次是由于处理电路存在非线性。

如果非线性误差在允许的范围内，还可按线性特性处理。

如果非线性误差过大，则需采取相应措施

第15页：非线性特性

3.4非线性特性的线性化常见的处理方法有三种缩小测量范围，取近似值;采用非线性指示刻度；

加非线性校正环节。

显然前两种方法有很大的局限性，只有进行非线性校正才是解决问题的最有效办法。

对非线性器件的特性进行校正或补偿，使非线性器件的输入量与校正后的输出量之间呈现线性关系，那么就能得到被测量的准确数值。

常用的非线性校正(补偿)方法有两种硬件校正(补偿)软件校正(补偿)

第16页：硬件校正法线性化器非线性

• 3.4.1硬件校正法线性化器非线性特性的获取非线性校正电路的设计值法

第17页：特性的获取解析法例如

特性的获取解析法例如：,则

第18页：硬件校正法线性化器非线性

• 3.4.1硬件校正法线性化器非线性特性的获取图解法z与y之间的特性曲线z=R(y),即为线性器的非线性特性曲线

第19页：非线性特性的线性化

• 3.4非线性特性的线性化3.4.1硬件校正法非线性校正电路的设计获得线性化器的函数表达式或特性曲线后，接下来要用具体的电路实现非线性特性。想要绝对准确地实现所要求的非线性特性是不可能的，只能得到近似的特性。通常采用的方法是折线逼近法，根据精度要求将欲逼近的曲线分成若干小段，每一小段满足一个线性方程：Ki为第i段直线的斜率，bi为第i段直线的初值

第20页：硬件校正法非线性校正电路

• 3.4.1硬件校正法非线性校正电路的设计图3-14分段逼近电路原理图设V1<V2<V3<…<Vn，当Vi<V1时，所有二极管都截止，V0=0。当V1<Vi≤V2时，二极管D1导通当V2<Vi≤V3时，D1和D2都导通

第21页：软件校正法计算法计算法适

• 3.4.2软件校正法计算法计算法适用于传感器输出与输入之间的非线性关系有确定的数学表达式的情况。在软件中编写一段实现该数学表达式的计算程序，A/D转换得到的数据经程序处理后得到的即为校正后的数据

第22页：软件校正法查表法首先

• 3.4.2软件校正法查表法首先将测量范围平均划分成若干份，按照从小到大的顺序依次计算出各等分点对应输出数值，等分点与输出数值组成一张表格；然后将表格数据存放到计算机的存储单元；在软件设计时编写一段查表程序，计算机读取被测量（调用A/D转换程序得到），通过查表程序，直接从表中查出对应的输出数值

第23页：软件校正法插值法工程上常

• 3.4.2软件校正法插值法工程上常用用插值法来代替单纯的查表法，目的是为了减少标定点（等分点），对标定点之间的数据采用各种插值计算来减小误差，提高精度根据插值计算的方法不同可分为线性插值法二次插值法

第24页：软件校正法插值法线性插值

• 3.4.2软件校正法插值法线性插值法图3-16传感器器的非线性特性图3-17线性插值法处理流程图

第25页：非线性特性的线性化

非线性特性的线性化

3.4非线性特性的线性化3.4.2软件校正法插值法二次插值法线性插值法用直线来替代实际曲线，精度较低，为改善精度可采用二次插值法。二次插值法也称为抛物线插值法，即用n段抛物线来替代实际曲线，每段抛物线须通过三个相邻的插值结点