数据采集最新课件

《数据采集最新课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据采集最新课件（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、Email:主讲教师：毕宏彦嵌入式系统设计嵌入式系统设计嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦2第第 25 25 讲讲 数据采集系统数据采集系统 传感器传感器嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦3本讲内容本讲内容 数据采集系统数据采集系统 传感器传感器嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦4 计算机数据采集系统简称计算机数据采集系统简称DASDAS（Data Data Acquisition SystemAcquisition System），是指将温度、压力、），是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，以便由

2、计算机进行存储、处理、数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。显示或打印的装置。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦5数据采集系统的组成数据采集系统的组成传感器传感器模拟信号调理模拟信号调理数据采集电路数据采集电路微机系统微机系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦6 实际的数据采集系统往往需要同时测量实际的数据采集系统往往需要同时测量多种物理量或同一种物理量的多个测量点。多种物理量或同一种物理量的多个测量点。因此，因此，多路模拟输入通道更具有普遍性多路模拟输入通道更具有普遍性。按。按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每

3、路各用一个，可分为每路各用一个，可分为集中采集集中采集和和分布式采分布式采集集两大类型。两大类型。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦7分布式采集分布式采集数数据据采采集集系系统统集中采集集中采集多路分时采集转换系统多路分时采集转换系统多路同步采集分时转换系统多路同步采集分时转换系统各路独立的数据采集系统各路独立的数据采集系统 网络式数据采集系统网络式数据采集系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦8集中采集式：集中采集式：多路分时采集转换系统多路分时采集转换系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦9集中采集式：集中采集式：多路同步采集分时转换系统多路同步采集分时转换系

4、统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦10(a)(a)各路独立的数据采集系统各路独立的数据采集系统 分布式数据分布式数据采集系统采集系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦11通信接口通信接口上位机上位机数据数据采集站采集站1 1数据数据采集站采集站2 2数据数据采集站采集站3 3数据数据采集站采集站N N模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号(b)(b)网络式数据采集系统结构网络式数据采集系统结构分布式数据分布式数据采集系统采集系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦12模拟信号调理模拟信号调理 在一般测量系统中在一般测量系统中信号调理的任务信号调理的任务较复较复杂，除

5、了杂，除了实现物理信号向电信号的转换、小实现物理信号向电信号的转换、小信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等等，这些操作统称为信号调理（，这些操作统称为信号调理（Signal Signal ConditioningConditioning），），相应的执行电路统称为信相应的执行电路统称为信号调理电路。号调理电路。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦13模拟信号调理的目标模拟信号调理的目标 就是将要送给就是将要送给A/DA/D转换器的信号电压调整到在规转换器的信号电压调整到

6、在规定的测量范围内，其输出信号的变化范围满足所采定的测量范围内，其输出信号的变化范围满足所采用的用的A/DA/D转换器的信号输入范围。例如：转换器的信号输入范围。例如：要求测量范围要求测量范围0 0150150采用的温度传采用的温度传感器测量范围感器测量范围-50-50200200对应于对应于0150信号调理信号调理电路输出电路输出必须是必须是0-5V0-5VA/DA/D转换转换器要求输器要求输入信号满入信号满刻度为刻度为0-5V0-5V计算机计算机嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦14传感传感器器前置前置放大放大低通低通滤波滤波陷波陷波高通高通滤波滤波至采集至采集电路电路典型调理电

7、路的组成框图典型调理电路的组成框图 陷波：陷波：消除某些无用信号以减消除某些无用信号以减小对有用信号的干扰称之为陷小对有用信号的干扰称之为陷波。能实现陷波功能的电路称波。能实现陷波功能的电路称为为陷波器陷波器。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦15本讲内容本讲内容 数据采集系统概念数据采集系统概念 传感器传感器嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦16一、一、传感器的选用传感器的选用l传感器是信号输入通道的第一道环节，也是决定整传感器是信号输入通道的第一道环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之一。个测试系统性能的关键环节之一。l要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统要

8、正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器需要什么样的传感器系统对传感器的技术要求；系统对传感器的技术要求；l其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。合乎要求的性能价格比最高的传感器。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦17(一一)对传感器的主要技术要求对传感器的主要技术要求1.1.具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一

9、致。转换范围与被测量实际变化范围相一致。2.2.转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要求。配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要求。3.3.能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。、质量轻和不耗电或耗电少等。4.4.能满足用户对可靠性和可维护性的要求。能满足用户对可靠性和可维护性的要求。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦18(二

10、二)可供选用的传感器类型可供选用的传感器类型 对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，例例如测量温度如测量温度的传感器就有：的传感器就有：热电偶、热电阻、热敏电热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体阻、半导体PNPN结、结、ICIC温度传感器、光纤温度传感器等温度传感器、光纤温度传感器等好多种。好多种。在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单等因素进下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。行取舍，尽可能选择性能价格比高的传

11、感器。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦191.1.大信号输出传感器大信号输出传感器 :为了与为了与A/DA/D输入要求相适应，输入要求相适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门与传感器厂家开始设计、制造一些专门与A/DA/D相配套相配套的大信号输出传感器。的大信号输出传感器。传感器传感器传感器传感器传感器传感器小信号放大小信号放大信号修正信号修正与变换与变换滤波滤波A/DA/D微机微机微机微机I/VI/V转换转换V/FV/F光电耦合光电耦合小电流小电流小电压小电压大电压大电压大电流大电流大信号输出传感器的使用大信号输出传感器的使用 嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦202.

12、2.数字式传感器：数字式传感器一般是数字式传感器：数字式传感器一般是采用频率敏感效应器件构成，也可以是采用频率敏感效应器件构成，也可以是由敏感参数由敏感参数R R、L L、C C构成的振荡器，或模构成的振荡器，或模拟电压输入经拟电压输入经 V/FV/F转换等，因此，数字转换等，因此，数字量传感器一般都是输出频率参量，具有量传感器一般都是输出频率参量，具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。离传送等优点。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦21传感器传感器放大整形放大整形光电隔离光电隔离计算机计算机传感器传感器整形整形光电隔离光电隔离计算机计

13、算机频率量频率量输出输出开关量开关量输出输出频率量及开关量输出传感器的使用频率量及开关量输出传感器的使用 嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦223.3.集成传感器：集成传感器是将传感集成传感器：集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。例如，将器与信号调理电路做成一体。例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。放大等做成一体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输人通道的信采用集成传感器可以减轻输人通道的信号调理任务，简化通道结构。号调理任务，简化通道结构。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦234.4.光纤传感器：这种传感器其信号拾取、光纤传感器：这种传感器其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。在信号输避免了电路系统的电磁干扰。在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。解决由现场通过传感器引入的干扰。嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦24本讲内容本讲内容 数据采集系统数据采集系统 传感器传感器