现代测控电子技术
测控专业面试知识点总结

测控专业面试知识点总结测控专业是一个涉及到电子、通信、控制、计算机等多个学科知识的综合性专业,它广泛应用于军事、航空航天、船舶、汽车、医疗等领域。
因此,在测控专业的面试中,考官通常会涉及到相关的专业知识点,下面我们就来总结一下测控专业面试的知识点。
一、电子技术1. 电子元件的基本知识,包括二极管、晶体管、场效应管、光电子器件等的工作原理和特性。
2. 多级放大器的结构及其特性,共射放大器、共基放大器、共集放大器的工作原理及其应用。
3. 集成电路的基本概念和分类,包括数字集成电路和模拟集成电路的区别、运算放大器、比较器、振荡器等的基本原理及应用。
4. 信号与系统的知识,包括信号的分类、连续信号与离散信号、线性系统与非线性系统、时域与频域的概念。
5. 数模转换与模数转换,包括模拟信号与数字信号之间的转换原理和方法。
二、通信技术1. 通信系统的基本原理,包括调制解调原理、信道编码原理、信号检测与估计原理等。
2. 数字通信系统的基本知识,包括数字调制技术、数字信道编码技术、同步技术等。
3. 无线通信技术,包括移动通信系统的基本原理、无线信道的特性与分析、无线接入技术等。
4. 卫星通信技术,包括卫星通信系统的组成、基本原理、通信链路分析等。
5. 光纤通信技术,包括光纤通信系统的组成、光纤传输原理、光纤放大器、光纤传感等。
三、控制技术1. 控制系统的基本概念,包括反馈控制系统和开环控制系统的特点、闭环控制系统与开环控制系统的比较。
2. 控制系统的稳定性分析,包括极点分布、震荡特性、稳定性判据等。
3. 控制系统的性能分析,包括超调量、峰值时间、稳态误差等性能指标。
4. 控制系统的设计原理,包括PID控制器的设计方法、根轨迹设计法、频率域法等。
5. 先进控制技术,包括自适应控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制等。
四、计算机技术1. 计算机组成原理,包括计算机的基本结构、存储器层次结构、指令系统、输入输出系统等。
浅谈现代测控技术及其应用

李欣 国 中冶恒通 ( 冷轧技术有限 公司)
摘要 : 现代测控技术是建立在计算机信息基础 上的一门新兴技术 , 是测 技术之一。 为了适应现代科学技术 的发展 , 新型传感器逐渐融入了诸 量技 术、 电子技术、 微 计算机 技术、 网络 技术和通信技 术等多种技 术相互渗 如计算机技术、 能技 术和 网络技术等新技术 , 其结 构更加完善 , 智 使 透 相互结合、 综合 发展 的一 门新兴学科 。 本文主要论述 了现代测控 技术的特 功 能 更 加 强 大。 点 及 应 用 实 例 , 对其 未 来 的 发 展 前 景 进行 了展 望 。 并 新 型传 感器 技术 的应 用体 现在 :① 微 型 化 气体 传 感 器 广 泛应 用 关 键 词 : 代测 控 技 术 智 能 化 虚 拟 化 集 成 化 应 用 现
于交通、 医学、 化工、 机器人 、 国防、 防伪等领域。 ②数 字化传感器在 实 际生产和生活中应用广泛 , . 如 银行监控、 测量环境温度 、 图像传感器 现 代 测 控 技 术 是 一 门 高 新 技 术 , 测控 、 量 、 以 测 电子 等 学 科 为基 等。 集成化传感器主要用于温度测量、 ⑨ 压力测量和视觉测量。 ④智 础, 涉及计 算机技术、 信息处理技术、 电子技术、 自动控 制技 术、 测试 能化 传 感 器 的典 型 应 用 , 火 车 机 车 的状 态 监 测 、 内压 监 控 系 统 如 心 测量技术、 仪器仪表技术及 网络技术等领域。 随着现代科学技术的飞 等。 网络化传感器在工业、 ⑤ 农业、 军事国防、 医疗、 抢险救 灾、 环境监 速 发 展 和 不 断 融入 ,加 快 了 现代 测 控 技 术 的发 展 ,使 其 正 朝着 智 能 测、 城市管理 、 反恐等许多领域具有潜在 的实用价值和重要的科研价 化 、 成化 、 型 化 、 拟 化 、 集 微 虚 网络 化 和 远 程 化 的 方 向大 步 迈 进 。作 为 值。 门实 践 性很 强 的技 术 , 代 测 控 技 术在 工 业 、 业 和 国 防 等领 域 的 现 农 32 现 代 测 控 总 线 技 术 在 现 代 测控 系统 中 , 用 总 线技 术可 以 _ 利 应用广度和深度正不断的扩大,并将为改进技术水平和提高生产率 在 很 大 程 度 上 简 化 测 控 系 统 结 构 , 加 系 统 的 可 靠 性 、 放 性 、 容 增 开 兼
测控技术在电子技术方面的应用

【 关键词 】 测控技 术;特 点;电子技术 ;应 用
引 言
2 1世纪是一个科技的时代 ,各种高新技术层 出不穷 ,而现代测 控技术 作为一门新兴的高科技 技术 ,在这个 大的技术环境下得 到了 飞速的发展。它的原 身是测控 、电子等学科 ,同时结合现代计 算机 科学技 术,逐步向智 能化、虚 拟化 、网络化 和远 程化发展。现代测 控技术有 别于传 统的测控技术 , 很大程度上依赖与计算机处理技术。 同时很 强调动手 能力和实践能力,通过将实地测 控到的数据录入电 脑,结合现代 数据分 析技术,处理 并得出许多有 用的信息,在 速度 和精准 性上有很 大的提高。现 代测 控技术在 农业 、工业和国防业等 众多领 域有着广 泛的应用,并取得 了重大的成功。特别是在工业生 产领域 中,现代 测控 技术结合 现代 无线技术、定位技术,为实际的 工业生 产提供 了技术 支持和交互支 持,极大的改善了工业发展的环 境,提 高了生产 效率 。 1测控技术的组成 现代测控系统 由控制器、测控应用软件、程控设备、总线与接 口及被 测对 象五个部分组成,下面我们分别介绍这五个部分:一是 控制器,抽象的说是指系统的协调与指挥中心,具体的说就是单片 机、计算机等:二是测控应用软件 ,其主要作用是测试系统的正确 性,由可执行应用程序、i / o接 口和仪器驱动器组成 , :三是程控设 备,其主要作用包括存 储、显示等,该设备一般由执行器 、存储器、 显示器 、程控伺服系统等元件组成;四是总线与接 口部分,它主要 是由 U S B 、电缆、连接器、插槽等部分组成,其作用是将控制器与 程控设备连接起来,形成通路,使系统 良好运行;五是被测对象, 将被测 设备与接 口相连接,就可对 对象进行测控 。测控系统的各个 部分缺一不可 ,在测控 中都发挥着至关重要 的作用 。 2测控技术的特点 随着现代科技的不断发展,测控技术也有 了飞越的发展 。国家 投入了相当人力物力 ,使得测控技术正不断走向网络化、数字化、 智能化、分布 式化。下面分别介绍测控技术 的四大特点 。 2 . 1 网络 化 随着计算机技术及通信技术的快速发展,测控技术通过与计算 机技术、通信技术的结 合,使测控技术走 向网络化,更加方便快捷 。 除了计算机网络技术 ,测控还融合 了传感器技术 ,使得网络化测控 系统的组建变得十分方便 。由于现代测控技术的发展不断完善 ,其 应用也更加广泛,近年来 已经应用到了通信、 电子、航空航天 、国 防等领域。 2 . 2数字化 在信息发达的社会 ,测控技术 的数字化是发展的必然结果 。数 字化的主要应用包括 :信号数字化处理、通信数字化、传感器 的数 字化 以及多媒体数字化等过程 。其 中多媒体数字化应用于教学体系 中相当成功 ,使老师授课更加形象生动 ;通信数字化应用于人们 日 常交流中,使沟通更加方便等 等。 2 . 3智 能化 智能 已经成为时代 的主题 ,手机 、机器人都离不开智能 。假想 测控系统中的仪器都是智能仪 器, 那么测控技术将 更加精准、 方便 、 人性化 , 功能也 更加强大 。 由于人工 智能和微 电子技术的快速发展 , 仪器智能化 已经得到大幅度发展 ,例如计算能力 、计算方法 以及计 算精准性相 比从前大大增强,这对于 工业发展来说更加有利 。 2 . 4分布 式化 分布式化作为测控技术 的另一特点 ,是在微型计算机和 网络技 术 的基础上发展起来的。
测控技术与仪器专业的核心课程

测控技术与仪器专业的核心课程
测控技术与仪器专业的核心课程通常包括以下几个方面:
1. 电子技术:包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的基础,为学生提供了电子技术方面的基本知识和技能。
2. 传感器技术:包括传感器原理、传感器应用、传感器信号处理等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的重要组成部分,为学生提供了传感器技术方面的基本知识和技能。
3. 仪器仪表技术:包括仪器仪表原理、仪器仪表设计、仪器仪表维修等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的核心课程,为学生提供了仪器仪表技术方面的基本知识和技能。
4. 自动控制技术:包括自动控制原理、自动控制系统、自动控制应用等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的重要组成部分,为学生提供了自动控制技术方面的基本知识和技能。
5. 计算机技术:包括计算机原理、计算机应用、计算机网络等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的基础,为学生提供了计算机技术方面的基本知识和技能。
6. 测控系统设计:包括测控系统原理、测控系统设计、测控系统应用等课程,这些课程是测控技术与仪器专业的核心课程,为学生提供了测控系统设计方面的基本知识和技能。
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。
现代测控电子技术-微弱信号检测电路

(a) 噪声电路 (b)等效电路
图中Et1和Et2分别表示R1和R2热噪声电压有效 值,图中的Et串为出现在串联电阻输出端的等效热 噪声电压有效值。
R1产生的热噪声电压et1和R2产生的热噪声电 压et2叠加后的功率为
因为et1和et2互不相关,上式的最后一项为零,得
例5.1.2 试证明温度相同的两个电阻R1和R2相 并联所产生的等效热噪声电压有效值为
爆裂噪声通常由一系列宽度不同,而幅度基本 相同的随机电流脉冲组成,脉冲的宽度也可在几微 秒 到 0.1s量 级 之 间 变 化 , 脉 冲 的 幅 度 约 为 0.01µA~0.001µA量级。因为脉冲的幅度只是PN结 杂质特性的函数,对于某个特定的半导体器件样品, 爆裂噪声的幅度是固定的,所以通常的爆裂噪声电 流只在两种电流值之间切换。
若总电流为i,则有
实际的检测电路都具有一定的频带宽度,工作 于电路系统中的PN结的散弹噪声电流的功率Psh为
式中,ish为随机的散弹噪声电流值;B为系统的等 效噪声带宽,单位为Hz。
散弹噪声电流的有效值(均方根值)为
上式除以 得单位带宽方根的散弹噪声有效值,也 就是平方根谱密度值
上式表明,散弹噪声的平方根谱密度值只是流过 PN结的平均直流电流IDC的函数,只要测出IDC,就 能确定散弹噪声电流的大小。
因为热噪声是由电阻中大量电子的随机热运 动引起的,这种由大量的随机事件导致的现象必 然具有高斯分布的概率密度函数。
包含电阻的任何电子电路都存在热噪声。例 如,当温度为17℃时,在带宽为100kHz的放大电 路中,10kΩ的电阻两端所呈现的开路热噪声电压 有效值约为4µV。可见,对于检测微伏级甚至纳 伏级微弱信号的系统来说,电阻热噪声的不利影 响是不容忽视的。
现代测控电子技术课后答案

现代测控电子技术课后答案现代随着时代的发展,电工越来越吃香,我们看看下面的电子电工技术试题答案,欢迎阅读哦!电子电工技术试题答案一、填空题1、倒闸操作时,不允许将设备的电气和机械防误操作闭锁装置(解除),特殊情况下如需(解除),必须通过值长同意。
2、磁铁装表王师傅工作时,应当实行避免(短路)和(电弧烧伤)的安全措施。
3、各类作业工人应被告知其作业现场和工作岗位存在的(危险因素)、防范措施及(事故紧急处理措施)。
4、凡在距地面(2)m及以上的地点展开的工作,都应当视为(高处)作业。
5、变压器在运行中,其总损耗是随负载的变化而变化的,其中(铁耗)是不变的,而(铜耗)是变化。
6、随着功率的变化,变压器的效率也在发生变化。
当(气门损耗)等同于(维持不变损耗)时,其效率将最低。
7、电焊变压器必须有较高的(电抗),而且可以(调节),其外特性应是(陡降)的。
8、绝缘处理工艺主要包含(预煨、浸漆和潮湿)三个过程。
9、异步电动机做耐压试验时,当电压升到(半值)后,应逐渐升至全值,一般不少于(10 秒),以免受冲击电压的影响,然后保持(1)分钟,再降至(半值)以下切断电源。
10 、交流掌控电机可以分成(伺服电机、测距发电机和自整角机)三大类。
11 、触点的电磨损是由触点间(电弧)或(电火)的高温使触点金属气化和蒸以造成的,机械磨损是由于触点接触面(撞击)造成的。
12 、交流接触器的栅片灭弧原理就是由于触点上方的铁质栅片(磁阻不大),电弧上部磁通大都步入(栅片),并使电弧周围空气中的磁场原产形式(上疏下密),将电弧拉进灭弧栅。
电弧被栅片划分多若干长弧,使起弧电(低于),电源电压并产(阴极)效应,栅片又大量稀释电弧的(热量),所电弧被点燃。
13 、触点压力有(终压力)和(初压力)之分。
触点的终压力主要取决于触点的(材料)与导体的允许(温升)以及电机(稳定性),触点被压力对于交流接触器一般按终压力的(65%~90%)调整,直流接触器按终压力的(60%~80%)调整。
测控技术与仪器的发展及特点分析

测控技术与仪器的发展及特点分析一、测控技术的发展历程随着科学技术的不断进步,测量和控制技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用,成为推动社会进步和经济发展的重要力量。
测控技术是指利用各种仪器和设备进行数据采集、信号处理、控制和监测的技术手段。
它在工业生产、环境监测、航空航天、军事应用等领域中起着至关重要的作用。
在测控技术的发展历程中,可以分为以下几个阶段:1. 传统测控技术时期:在早期,测控技术主要依靠手工操作和简单的机械仪器进行数据采集和控制。
人们通过手工编制数据表格、绘制曲线图表等方式进行数据处理和分析。
这个时期的测控技术主要应用于工业生产领域,主要用于产品质量控制和生产过程监测。
2. 电子测控技术时期:20世纪初,随着电子技术的发展,出现了各种电子仪器和设备,如示波器、频率计、数字万用表等。
这些设备的出现使得数据采集和处理更加方便和准确,提高了测控技术的精度和效率。
电子测控技术开始逐渐应用于航空航天、军事和科研领域,推动了这些领域的快速发展。
3. 计算机测控技术时期:20世纪60年代,计算机技术的发展使得测控技术迈上了一个新的台阶。
计算机以其强大的数据处理和控制能力,使得测控技术的应用范围得到了大幅度扩展,同时也提高了测控系统的智能化和自动化水平。
计算机测控技术的出现为工业控制、环境监测、医疗诊断等领域带来了革命性的变化。
4. 智能化测控技术时期:近年来,随着人工智能、大数据和云计算等新技术的兴起,测控技术正朝着智能化、网络化和集成化方向发展。
通过引入先进的传感器、智能控制算法和互联网技术,实现了测控系统的智能化和自适应控制,为各行各业的发展注入了新的动力。
二、测控仪器的发展变化测控仪器是测控技术的核心载体,是实现测控功能的重要工具。
随着测控技术的不断发展,测控仪器也经历了从传统仪器到现代智能化仪器的演变。
1. 传统测控仪器时期:在早期,测控仪器主要是一些简单的机械测量仪器,如卡尺、千分尺、游标卡尺等。
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现代测控电子技术一、模拟式信号发生器的设计方波、三角波、锯齿波、调节三角波和锯齿波使其沿纵轴平移以及调节方波占空比的设计电路如图1所示:图11、方波、三角波和锯齿波的发生电路由电压比较器和积分器构成,U1B和R7、R4组成同相输入迟滞比较器,U1C、R10、R8和C1构成积分器1和R16、R19、R20和C14、C15构成的积分器2或者R14、R15、R23和C14、C15构成的积分器'2。
在通电瞬间,比较器的输出电平Vo1是随机的,这里假设刚通电时Vo1=+Vz ,积分器输出负向斜变,当U1B 的同相输入端V1+从正过零时有 741174740o o R R V V V R R R R +-=+=++ 74o zR V V R -=- (1) 比较器输出翻转为-Vz ,之后积分器输出正向斜变,当A1的同相输入端V1+从负过零时有74o zR V V R += (2) 比较器输出又翻转为+Vz ,之后积分器输出负向斜变,当A1的同相输入端V1+从正过零时,比较器输出再次翻转为-Vz ,积分器输出再次正向斜变,如此周而复始,Vo2输出三角波,V01输出方波。
根据波形图,积分器正向斜变输出时,积分器最终输出为21721081410811()()()t o o Z z zt R T V V V dt V V R R C R R R C +-=--=-+++⎰ (3) 将74o z R V V R -=-和74o z R V V R +=代入(3)式可求得71081242()R R R C T R +=(其中t1、t2为方波低电平持续时间,T2=t2-t1)由于输出的波形是对称的,所以输出信号的周期是 71081244()2R R R C T T R +== (4) 设计中R7取为1K ,R4取为2K ,R10取为1Ω,R8取为0~10K ,C1取为0.5uF ,Vz 取为5V ,可得设计的方波和三角波的振幅分别为±5V 和±2.5V ,频率为68101R +Hz ,调节R8可使方波和三角波的输出频率在100Hz ~1MHz 变化。
积分电路的正向积分的时间常数远大于反向积分的时间常数,或者反向积分的时间常数远大于正向积分的时间常数,那么输出电压V03的上升和下降的斜率相差很多,就可以获得锯齿波。
本设计选择了反向积分时间常数是正向积分时间常数的499倍来产生锯齿波的,具体实现电路如图1中右下部分所示,其中R16取为0.1K ,R19取为49K ,R20取为0.9K ,D1、D2组成了单向导通电路,用以实现积分电路的正向积分时间和反向时间的不同。
和上面的三角波周期的计算方法相同,可以得出锯齿波的振荡周期为16192014152()()R R R C C +++,根据图中R16、R19和R20的取值可进一步得出锯齿波的振荡频率为7514714101010C C --⨯+,调节C14可使锯齿波的输出频率在100Hz ~1MHz 之间变化。
2、功能扩展为了使输出的三角波和锯齿波能沿纵坐标移动,但波形形状不变、频率,本设计采用的方法是改变同相输入迟滞比较器负端的输入电压V1-来实现的。
具体的实现原理如下:描述过程中将图1中的V02、V03统称为V0。
110174o V V V V R R ----= (5) 11in V V V +-== (6)根据(5)、(6)式可求得 77144(1)o o in R R V V V R R =-++ (7) 由(7)式可知,可通过调节Vin 实现V0沿纵坐标的移动。
Vin 的调节如图1所示,取R17为1K 、R21为1K 、R18为1K ,实现Vin 的变化范围为55~33V V -+,从而使得V0的移动范围为5V ±。
为了使输出的方波变为占空比可以调节的方波,但周期不变,本设计采用的电路如图1的右下部分所示,将双向双掷开关打到上面去,具体实现原理如下所述:通过调节R14改变积分电路的正向积分时间和反向积分时间,从而来改变输出方波的占空比,又因为无论R14如何改变,总的积分时间是不会变的,为141514152314152()C C R R R C C ⨯+++, 因此调节输出方波的占空比时,输出方波的周期不变。
取R15取为505Ω、R14取为50K 、R23取为1Ω,C14、C15如前所述分别为100nF 、100nF ,根据计算,输出方波的占空比为1435055065010R '++⨯(其中14R '为R14的上一部分),占空比的调节范围约为1%~100%。
3、正弦波的发生正弦波的发生电路如图2所示:图 2电路由放大电路、选频网络、正反馈网络、稳幅环节和后续的一些调节电路构成。
本设计采用的是RC 桥式正弦波振荡电路,为了解决RC 桥式正弦波振荡电路中出现的“输出电压不稳定”、“消波失真”和“停振现象”而分别采用了如下一些手段。
输出电压不稳定:因为0U和f U 具有良好的线形关系,所以为了稳定输出电压的幅度,一般采用在电路中加入非线形环节的方法,这里在回路串联两个反向并联的二极管,利用电流增大时二极管动态电阻减小的特点,加入非线形环节,从而使输出电压稳定。
消波失真:造成这种失真的原因是反馈电阻值过大,使电路的增益过大,致使输出电压峰值太大,严重时会随着反馈电阻值的增大,输出波形变得极像方波。
解决这种失真的方法是减小反馈网络的总阻值。
而过分的减小又将使电路不能起振,因此它的大小十分关键,在不能确定阻值的情况下,可先使用电位器代替,通过细调电位器,将波形调到一个最好的效果即可。
停振现象:在实际制作中,由于元器件本身的质量和精度问题,也会使电路的制作大打折扣。
在电路中,我们需要调节双联同轴电位器来改变正弦波输出的频率。
但在实际中,双联同轴电位器的两个电阻值并不能时刻保持相等,而是有一个差值,有时这个差值会很大,可达数千欧,差值的出现造成了振荡器在高频时出现停振现象,也就是说,振荡器的输出信号不能达到较高的频率,在这种情况下,可以选择更换精度更高、质量更好双联同轴电位器,为了节省成本,实践中发现,用两个小电阻与双联同轴电位器串联,停振问题可得到很好的解决,从而使振荡器的频率得到稳定提高。
解决的如上问题后,在放大器U1的输出端便会得到一个特性比较好的频率在100Hz ~1MHz 的正弦波输出,再通过后续的一些调节电路进行放大,可将幅度稳定在5V ±。
二、 基于铂电阻的数字温度计设计铂电阻测量温度是工业领域内常用的方法,铂电阻在常用的热电阻中准确度最高,国际温标ITS-90中还规定,将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033K-961.78℃标准温度计来使用。
铂电阻广泛用于-200℃~850℃范围内的温度测量,工业中通常用于600℃以下的温度测量。
铂电阻测量温度的基本原理是,铂电阻是阻值是温度的函数,通过测量铂电阻的电阻值即可测量温度。
铂电阻的阻值与温度的关系是非线形的,通常可以用多项式表示2012(1)n T n R R a t a t a t =++++ (8)式中R0是温度为0℃时的电阻值。
目前国内统一的一般工业用标准铂电阻有100Ω和500Ω两种,其分度号分别为Pt100和Pt500,它们的R0值分别是100Ω和500Ω。
鉴于高次幂项数值很小,因此实际应用时用二次多项式表示铂电阻的阻值与温度的关系,对于Pt100型铂电阻,在0℃~630.74℃内有3720(1 3.968410 5.845810)T R R t t --=+⨯-⨯ (9)根据设计要求(1)、温度测量范围0℃~100℃。
(2)、传感器为Pt100。
(3)、调理电路为线形化调理电路。
(4)、A/D 电路为AD574芯片,以度为单位直读。
设计的硬件电路如图3所示。
图3 电路由电压基准电路、线性化电路、差分放大电路和A/D 转换电路组成。
电压基准电路由精密基准源LM199、电阻R1和电压跟随器U4构成,产生VR=6.855V 基准电压。
该基准一方面作为线性化电路的输入,另一方面经分压后得到Va=260.1mV 的补偿电压。
线性化电路由U5及外围电阻构成,RT 是铂电阻,R 是补偿电阻,RF1=Rf2,由电路可得 221221{R o o o f F T o o T V V V V R R R V V R R--==+ (10) 解之可得2T o R T R V V R R=- (11) 要使VO2与温度成线性关系,必须使 2220o t d V d = 即有222322()0()()T T T T t dR d R R R R R dt R R d -=-- (12) 2222()/T T T dR d R R R dt dt=- (13) 把式(9)带入式(13)得3237200007(3.968410)3(3.968410)3(5.845810)5.845810R R R R t R t ----⨯=--⨯⨯-⨯-⨯-⨯ (14) 可见,温度补偿电阻R 也是温度的函数,在温度0℃~100℃的范围内对R 求平均值。
321003720000701(3.968410)[3(3.968410)3(5.845810)]1000 5.845810R R R t R t dt ----⨯=--⨯⨯-⨯-⨯--⨯⎰(15) 将R0=100Ω带入可求得2734.992R =Ω。
此时式(11)应为一条直线,设其表达式为2o V a bt =+ (16)将t=0℃,RT=100Ω代入式(11)得223.79510o R V V -'=-⨯;t=100℃,RT=139.099Ω代入式(11)得22 5.35810o R V V -'=-⨯。
于是可求得243.795101.56310{R R a V b V --=-⨯=-⨯ (17) 因此有242(3.79510 1.56310)o R V t V --=-⨯-⨯ (18)将VR=-6855mV 代入得2 1.071260.1()o V t mV =+ (19)Vo2和Va 分别输给仪器放大器AD620的正、负输入端,AD620的增益设定为93.4,则其输出为Vo3=0.1t (mV )。
这就是温度测量电路的前置部分的最后输出。
显然其输出电压与温度是线性关系。
电路的A/D 转换器采用AD574模数转换器,为了实现温度的直读,设计采用的51单片机做了一下数据处理,再将处理后的数据送到数码管显示,读数精确到小数点后一位。
软件流程图如下:具体的软件程序如下:#include<stdio.h>#include <reg51.h>unsigned short int ADH=0;//AD574的高8位unsigned short int ADL=0;//AD574的低4位unsigned char a=0;//显示一次温度,AD574的采集次数控制unsigned char encode[]{ 0xC0;0xF9;0xA4;0xB0;0x99;0x92;0x82;0xF8;0x80;0x90;0x88;0x83;0xC6;0xA1 ;0x86;0x8E;};//7段共阳数码管段码//延时函数void delay(int i){long int j=100*i;for(;j>=0;j--)}void main(){unsigned char hundred=0;//百位unsigned char ten=0;//十位unsigned char unit=0;//个位unsigned char decile=0;//十分位unsigned short int sum=0;//AD574转换输出的12位二进制数SP=0x80;//堆栈指针TCON=0x01;//外部中断0采用下降沿的触发方式TMOD=0x01;//定时/计数器0采用模式1计数IE=0x82;//定时/计数器0中断使能TH0=0xD8;TL0=0xF0;TR0=1;//启动定时/计数器0while(1){if(a>10) //共阳数码管显示温度{IE=0x00;//关中断ADH/=10;ADH<<=4;ADL/=10;sum=ADH+ADL;sum=(sum*100*10)/4095;hundred=sum/1000;sum%=1000;ten=sum/100;sum%=10;unit=sum/10;decile=sum%10;P1=0x01;P1=encode[decile];delay(10);P1=0x02;P1=0x80|(encode[unit]);delay(10);P1=0x04;P1=encode[ten];delay(10);P1=0x08;P1=encode[hundred];delay(10);}}}//外部中断0void EXT0(void) interrupt 1{unsigned short int i;P0=0x01;ADH+=P0;P0=0x03;i=P0;i=i&0x000F;ADL+=i;a++;if(a<=10)P0=0x00;}//定时/计数器0中断,10毫秒void T0INT(void) interrupt 2{TR0=0;IE=0x81;P0=0x00;//启动AD574,进行数据采集}三、基于涡轮流量传感器的流量测量系统设计流量传感器具有将通过的流体流量转变为对应的脉冲个数的功能,因此利用它可以进行流体流量的测量工作。