现代测控电子技术绪论
测控电路课后习题答案(全)
一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器�对点火时间、燃油喷射、空
积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1-6 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响�试述模拟式测量电路与 增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同�输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式
信号与数字式信号。随着输入信号的不同�测量电路的组成也不同。 图 X1-1 是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路�如
应用于要求共模抑制比大于 100dB 的场合�例如人体心电测量。
2-8 图 2-8b 所示电路�N1、N2 为理想运算放大器�R4=R2=R1=R3=R�试求其闭环电压放大倍 数。 由图 2-8b 和题设可得 u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2
电桥�传感器的输出已是电量�电压或电流�。根据被测量的不同�可进行相应
的量程切换。传感器的输出一般较小�常需要放大。图中所示各个组成部分不 一定都需要。例如�对于输出非调制信号的传感器�就无需用振荡器向它供电� 也不用解调器。在采用信号调制的场合�信号调制与解调用同一振荡器输出的 信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路�常为滤波器��将信号与噪声 分离�将不同成分的信号分离�取出所需信号。有的被测参数比较复杂�或者 为了控制目的�还需要进行运算。对于典型的模拟式电路�无需模数转换电路 和计算机�而直接通过显示执行机构输出�因此图中将模数转换电路和计算机 画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号�这时需要模数转 换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下�采用 计算机。
chap01测控绪论ppt课件
▪ 例：分辨率为1000的编码器,输出波形（A，B相，示意）
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2，绝对码信号
绝对码信号是一种与状态相对应的信号 例：绝对式码盘：每个角度方位对应一组编码。 Y=kx (以4位编码为例 k=360/（2^4) )
1.2.2 动态特性好
▪ 包括响应快和动态失真小 ▪ 实时动态测量已成为测量技术发展的主要方向 ▪ 对高速运动的系统,控制的滞后可能引起系统振荡,
导致系统失去稳定.
▪ 例:雷达/火炮防空系活
▪ 1)模/数及数/模转换 A/D,D/A
▪ 计算机控制 传感器/执行机构的输入/出为模拟信号
▪ 4,数字化
▪ 数字电路易于集成，抗干扰性强，便于与计算机连接， 但不能完全代替模拟电路，客观世界的许多参数都是模 拟量；许多前级信号需经模拟电路调理后，再转换成数 字信号；执行机构需要模拟信号；模拟运算的速度比数 字电路或软件要快。
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发展趋势(续)
▪ 5,通用化,模块化（复杂电路的分解） ▪ 6,智能化
前级电路，安排散热。
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精度问题(续)
▪ 3 线性与低失真(高保真)
▪ 输入与输出具有线性关系。(万用表测量电阻，非线性)
▪ 测量不失真，测控电路在信号所占有的频率范围内，具 有良好的频率特性。
▪ 不失真测量的条件
▪ Y= kX(t) y=kX(t-t0) 时域
▪ 频域：幅频
A K
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课程的性质、内容与学习方法(续)
▪ 学习方法
现代测控电子技术第一章
4）自动化与智能化 现代控制系统不仅要求能自动控制， 而且要求它能在复杂的情况下自行判断、 具有自学习、自动诊断故障、自动排除 故障、进行自适应控制，乃至自动生成 新知识的功能。这也是测控电路发展的一 个电量测量电路 ③电力电子电路（含功率放大电路） ④驱动与控制电路 ⑤生物医学测量电路 ⑥微弱信号检测电路 ⑦数据采集系统
2. 现代测控电子技术在仪器科学的作 用与地位
显示系统 计 传 感 器 信号 调理 电路 数字 化 电路 算 机 系 统 测控电路 执行机构 驱动电路
②实现被测信号的数字化。 ③实现执行机构的驱动。 现代测控电路不是独立存在于测控系 统中的某个环节，它已融入测控系统的各个 环节，并在其中发挥重要的作用，离开测控 电路，测控系统是无法实现的。
测控电路具有多样性的特点，在设计 上灵活性很强，测控电路位于二次仪表的 最前级，对测量的准确度起决定作用，因 此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要 的地位。
2）数字化 数字化在信息传输、信息处理、信 息存储和集成化等方面具有明显的优势， 因此数字化是测控电路的必然发展趋势。 但是数字化不可能完全取代模拟电 路，在发展数字化的同时更要强化模拟 电路技术的研究，使两者紧密融合。
3）测控一体化 测量的目的不仅仅为了获取信息，更 重要的是为了控制机器或系统的行为动作。 测量与控制相互交融，融为一体的闭环系 统是测控系统的主要发展方向。
5）可靠性
可靠是指测控电路无故障工作，一般 用平均无故障工作时间来衡量。现代测控 系统是现代装备的有机组成部分，其可靠 性与测控系统密切相关，其中测控电路的 可靠性是重要的因素。
2. 现代测控电子技术的发展状况及趋 势
1）集成化、专用化 以往由分立元件和通用芯片构成的测 控电路，可以集成成为专用芯片实现相应 的测控功能，缩小了体积，简化了测控电 路的设计，并且其性能指标和可靠性大大 提高，这将是今后测控电路发展的主流方 向。
测控技术导论报告
测控技术导论报告测控技术导论报告一、引言测控技术，顾名思义，是测量与控制的结合。
它涵盖了广泛的领域，包括工业自动化、航空航天、医疗诊断、环境监控等。
随着科技的飞速发展，测控技术已成为现代社会的重要支柱之一。
本报告将介绍测控技术的发展历程、基本概念、主要应用和发展趋势。
二、测控技术的发展历程自工业革命以来，随着生产力的提高和科技的进步，测控技术得到了迅速发展。
早期的测控技术主要依赖于人工观测和记录，精度低、效率慢。
随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展，现代测控技术应运而生。
20世纪中叶，随着模拟电路和数字电路的发明，测控技术得到了极大的推动。
集成电路和微型计算机的发明更是推动了测控技术的进步。
进入21世纪，随着互联网和物联网技术的发展，测控技术进入了全新的时代。
三、测控的基本概念测控技术主要包括测量和控制两个方面。
测量是指通过传感器等设备获取被控对象的各种参数，如温度、压力、位移等。
控制则是根据测量结果，通过执行器等设备对被控对象进行调节，使其达到预设的目标。
四、测控的主要应用1.工业自动化：在工业生产中，测控技术广泛应用于各种设备上。
例如，温度控制器可以监测熔炼金属的温度，一旦超过预设范围，就会自动调整火力。
压力传感器可以监测容器的压力，防止因压力过高导致容器破裂。
2.航空航天：在航空航天领域，测控技术对飞行器的控制至关重要。
通过GPS等设备，可以精确地测量飞行器的位置和速度。
通过惯性导航系统，可以监测飞行器的姿态和方向。
这些信息被用来控制飞行器的轨迹和速度。
3.医疗诊断：在医疗领域，测控技术也发挥了重要作用。
例如，心电图机可以监测心脏的电活动，血糖仪可以测量血糖水平。
这些设备将测量数据传输给医生进行分析，以便进行诊断和治疗。
4.环境监控：在环境保护方面，测控技术也发挥了重要作用。
例如，气象站可以监测气温、湿度、风速等环境参数。
通过这些数据，可以预测天气变化和空气质量。
这些数据被用来控制污染源和优化环境管理。
测控系统原理及设计现代测控技术简介
6.5.1 嵌入式系统的定义 嵌入式系统 ( Embedded Systems ) 是指以 应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁 剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求的专用计算机系统。是将应用程序和 操作系统与计算机硬件集成在一起的嵌入在宿主设 备中的控制系统。
嵌入式计算机
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。 1. 计算机集散控制系统DCS DCS(Distributed Control System)是以多个微 处理机为基础，利用现代网络技术、现代控制技 术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散工艺 对象的控制、监视管理的控制系统。
6.1.1 现代测控技术的定义 现代测控技术隶属于现代信息技术，是以电 子、测量及控制等学科为基础，融合了电子技术、 计算机技术、网络技术、信息处理技术、测试测 量技术、自动控制技术、仪器仪表技术等多门技 术，利用现代最新科学研究方法和成果，对测控 系统进行设计和实现的综合性技术。 现代测控系统中的每一个环节都有新技术的 影子，如：新型传感器；专用集成芯片；以计算 机为核心；构建网络等。
6.3.2 虚拟仪器
虚拟仪器是测试技术和计算机技术结合的产物。
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口设 备和为实现特定功能而编制的软件而形成的一 种新型仪器。
1. 虚拟仪器的基本概念
所谓虚拟仪器（VI，Virtual Instrument），就 是在以计算机为核心的测控硬件和专用软件的平台 上，由用户设计定义测控功能、虚拟面板，由测控 软件实现的一种计算机仪器系统。
现代检测技术(1.1.3)--绪论(2016版)
例例例例例例例例例例例例例例
回转传感器
幅度传感器 高度传感器
塔吊防碰主控机
倾斜传感器
塔吊地面端
风速传感器
力矩传感器 ZM-ACS30/60塔吊端硬件
地面端软硬件 （GPS+U盘存储+USB
GPRS 服务器端软件
塔吊服务器
塔吊监控端 监控端软件
Xi’an Jiaotong University
现代检测技术
精勤求学பைடு நூலகம்敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
课程安排
授课方式（总学时 52 ）： 44 课堂 + 8 实验 考核方式与成绩：
考试 80% ，作业 10% ，实验 10 ％
Xi’an Jiaotong University
参考教材
韩九强，《现代测控技术与系统》，清华大学出版社； 韩九强，《机器视觉技术及应用》，高等教育出版社； 周杏鹏，《传感器与检测技术》，清华大学出版社 王化祥，《传感器原理及应用》，天津大学出版社 徐科军，《传感器与检测技术》，电子工业出版社 李现明，《现代检测技术及应用》，高等教育出版社 陶红艳，《传感器与现代检测技术》，清华大学出版社 李晓莹，《传感器与测试技术》，高等教育出版社； 彭军，《传感器与检测技术》，西安电子科技大学出版社
Serial PXI
GPIB VXI
应用软件 驱动软件
传感器单元
图象采集 运动控制
标准通用接口型
Xi’an Jiaotong University
现代测试系统基本结构与类型
FireWire 和 USB 和和
Xi’an Jiaotong University
现代测控技术的发展及其应用思路
现代测控技术的发展及其应用思路现代测控技术是以计算机为核心，能够完成自动化检测同时能够对检测过程实施控制的智能系统。
本文就从现代测控技术的特点入手，简单介绍了其发展前景，分析了它的实际应用效果。
标签：现代测控技术;发展;应用测控技术能使人们更加清楚的了解整个物质世界，目前测控技术被应用与各个方面，比如电子计算机、建筑等等行业里，目前测控技术的地位不断的得到巩固，为高科技、建筑等等提供最基础的数据支持，从而降低研究过程中所出现的差错率。
1 现代测控的特点1.1 网络化科学技术的不断发展，网络技术的应用越发的广泛。
随着其应用领域的不断扩展，为人类生活提供了更多的便捷。
由于网络的渗透性和实用性非常强，因此在测控技术中也逐步引用了网络技术，随着网络技术的研究和在应用测控的准确度和工作效率明显得到了提高，从而工业生产和发展提供技术支持。
1.2 分布式化随着网络技术融入到测控技术中，测控技术逐渐步入到新时代。
现代测控技术能够将测控设备分布在不同的区域进行测控作业，因此所测控的数量值或者其他精确度更高，而且总能找到最需要防止检测仪器的地方和位置。
分布式测控和技术的基础是微型计算机和网络技术，通过网络将分布在不同区域的设备互相联系;在仪器设备的生产测控中，分布式的测控技术能够将测量-控制-管理整个过程全面实现自动化，从而在提高测控效率的同时降低了测控的成本投入。
由此来看分布式测控技术的特点非常明显，首先比较安全可靠，在测控的过程中系统中某一个部位出现故障不会影响到整个系统的正常运行;其次是可以不断的加强和完善系统的功能，现代测控技术系统中不可通过开发的方式不断融入更多的功能模块，同时还可以不断的增加新的接口，这样一来会使得系统功能不断的完善;再者使用的方式非常灵活，在测控作业中可以根据具体的测量控制的情况开启单一功能或者多个功能同时开启，最后，该系统在测控作业时运行速度非常快，因此工作效率显著得到提升。
1.3 智能化在现代测控系统中所有的一起设备均是智能化的，因此使用过程非常的方便，左右的操作系统均是以微处理器作为基础，在整个运行的系统中，人工职能和微电子控制系数的不断引入使得智能化和相关的计算方法不断得到加强。
现代测控电子技术第三章
测控系统是一种集成了传感器、信号处理、控制和执行器等多个环节的技术，其目的是对各种物理量进行检测、 转换和处理，以实现对被控对象的精确控制。根据应用领域的不同，测控系统可以分为工业测控系统、环境测控 系统、医疗测控系统等。
测控系统的基本组成
要点一
总结词
测控系统通常由传感器、信号处理电路、微处理器和执行 器等部分组成，各部分相互协作，实现对被控对象的精确 控制。
02
测控信号与测量误差
Байду номын сангаас
测控信号的分类与特性
非周期信号
不具有固定周期的 信号，如方波、脉 冲波等。
确定性信号
可以用数学函数描 述的信号，如正弦 波、余弦波等。
周期信号
具有固定周期的信 号，如正弦波、余 弦波等。
随机信号
无法预测其规律的 信号，如噪声信号。
随机信号
无法用数学函数描 述的信号，如噪声 信号。
根据测量对象和精度要求，选择合适 的传感器进行信号采集。
设计硬件电路
搭建数据采集硬件电路，包括信号调 理、模数转换等部分。
编写与调试软件
编写数据采集软件，实现数据的实时 采集、处理和存储等功能。
数据采集的误差与校正
误差来源
分析数据采集过程中可能出现的 误差来源，如传感器误差、电路 噪声等。
误差校正方法
压力传感器
用于测量气体、液体或固体的 压力，广泛应用于工业控制、
气瓶压力监测等领域。
温度传感器
用于测量物体的温度，常见于 温度控制系统、空调、冰箱等 领域。
流量传感器
用于测量流体的流量，常见于 水表、燃气表等领域。
湿度传感器
用于测量空气的湿度，常见于 空调、加湿器等领域。
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计算机系统的作用是对数字化了的被测信号 进行计算、定标、误差校正或自校准等处理，一 方面经处理的测量结果由显示输出系统显示、打 印或绘图，另一方面经算法运算过的控制信号经 驱动电路驱动执行机构。
器
离
路
换
机
行
振荡器
图1.4.1 模拟式测量电路
2）数字式测量电路的基本组成
传
放
细
脉变
计
锁
计
显
感
大
分
冲换
数
存
算
示
整
电
当电
执
器
形
路
量路
器
器
机
行
辨向电路
指令传感器
手动采样
图1.4.2 增量码数字式测量电路的基本组成
2. 控制电路的基本组成 1）开环控制系统的基本组成
给定 机构
测量电路
传感器
扰动量
设定 电路
4. 自动化与智能化
现代控制系统不仅要求能自动控制，而且 要求它能在复杂的情况下自行判断、具有自学 习、自动诊断故障、自动排除故障、进行自适 应控制。乃至自动生成新知识的功能，这也是 测控电路发展的一个重要方向。
因此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要的地位。
1.2 测控系统对测控电路的要求
1. 高精度
指测控电路能够线性地、不失真地、准确地 将传感器输出信号变换成易于处理的信号，实现 高精度测控电路应具备下列条件：
①低噪声与高抗干扰能力； ②低漂移、高稳定性 ； ③高线性度与高保真度； ④合理的输入与输出阻抗。
③数字I/O信号，又称开关信号，是一位绝 对码信号，只有“0”和“1”两个状态。
1.4 测控电路的类型与组成
测控电路的组成随被测参数、信号类型与 控制系统的功能要求的不同而异。
1. 测量电路的基本组成 1）模拟式测量电路的基本组成
组成见图1.4.1 。
传
放
解
信
运
模
计
显
号
算
数
示
感
大
调
算
分
电
转
执
器
器
1.3 测控电路的输入信号 与输出信号
1. 模拟式信号
①非调制信号，输入信号的大小、波形与被 测信号的大小、波形直接对应的信号。
②经调制信号，为提高信号的抗干扰能力， 经常将传感器输出的信号调制后再行处理。
2. 数字信号
①增量码信号，实际是脉冲信号。严格讲这 仍然是模拟信号，是一种准数字信号。
②绝对码信号，一种与状态相对应的信号， 实际是数字编码信号。例如码盘输出信号。
测控电路设计
主讲人 周严
第一章
绪论
1.1 电子技术在测控系统中的 作用和地位
1. 什么是测控电路
是具体应用在测量与控制系统中的电子电路。 其特点是强调电路与测量、控制对象的结合。其 内涵包括测量系统的信号调理电路、测控系统中 的信号采集电路及控制电路。
具体涉及： ①非电量测量电路 ②电量测量电路 ③电力电子电路 ④驱动与控制电路 ⑤生物医学测量电路
2. 测控电路在仪器科学的作用与地位
计
传
信号数字算感调理化机
器
电路
电路
系
统
显示系统 驱动电路 执行机构
图1.1.1 现代测控系统的基本组成
测控系统的最前级为传感器，其作用是将各 类被测量转换成与之具有一定函数关系的电量 （通常为电压）。
信号调理电路的作用是将传感器转换来的电 量进行放大、整形使之成为后续电路易于处理的 信号。
2. 数字化
数字化在信息传输、信息处理、信息存储和 集成化等方面具有明显的优势，因此数字化是测 控电路的必然发展趋势。但是数字化不可能完全 取代模拟电路。
3. 测控一体化
测量的目的不仅仅为了获取信息，更重要的 是为了控制机器或系统的行为动作。测量与控制 相互交融，融为一体的闭环系统是测控系统的主 要发展方向。
4. 转换灵活
为适应各种情况下测量与控制的需要，要求测 控电路有灵活地进行各种转换的能力。 ①模数与数 模转换； ②信号形式的转换； ③量程的转换； ④ 信号的选取；⑤信号的处理与运算。
5. 可靠性
可靠是指测控电路无故障工作，一般用平 均无故障工作时间来衡量。现代测控系统是现 代装备的有机组成部分，其可靠性与测控系统 密切相关，其中测控电路的可靠性是重要的因 素。
2. 高灵敏度、高分辨力
电路的灵敏度是指输出变化量与引起该变化 的输入变化量的比值。
k Vout Vin
其实质是电路的增益，灵敏度k越高，其增益 越大。
分辨力是指电路能够检测出的最小输入量。 高分辨力是高灵敏度的前提条件。
3. 响应快
实时动态测量已成为测量技术发展的主要方向， 动态测量的特点是宽动态范围，要求测控电路具有 宽频带，快响应的特性。
放大 电路
变换 电路
控制电路
执行 机构
被控 对象
输出
1.4.3 开环控制系统基本组成
2) 闭环控制系统的基本组成
扰动
给
设
比
放
校
变
执
被
定
定
较
大
正
换
行
控
机
电
电
电
电
电
机
对
构
路
路
路
路
路
构
象
输出
传感器
图1.4.4 闭环控制系统基本组成
1.5 测控电路的发展趋势
1. 集成化
以往由分立元件和通用芯片构成的测控电 路，可以集成成为专用芯片实现相应的测控功 能，缩小了体积，简化了测控电路的设计，并 且其性能指标和可靠性大大提高，这将是今后 测控电路发展的主流方向。
通常将信号调理电路、数字化电路和驱动电 路统称为测控电路。它已融入测控系统的各个环 节，并在其中发挥重要的作用，可以说离开测控 电路，测控系统是无法实现的 。
测控电路一方面担负着信号二次变换的重任， 另一方面担负着实现控制功能的输出驱动信号的 重任。
由于被测和被控物理量及其相应传感器和驱 动器的多样性，与之相应的测控电路必然具有多 样性，因此测控电路在设计上灵活性很强。从测 量准确度的角度，测控电路位于二次仪表的最前 级，对测量的准确度起决定作用。