计算机控制 采样电路,计算机模拟量的采样与处理

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模拟量输入通道是完成模拟量的采集并转换成数字量送入计算机的任务。依据被控参量和控制要求的不同,模拟量输入通道的结构形式不完全相同。目前普遍采用的是公用运算放大器和A/D转换器的结构形式,其组成方框图如图1所示。

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图1 模拟量输入通道方框图

模拟量输入通道主要由信号处理装置、采样单元、采样保持器、信号放大器、A/D转换器和控制电路等部分组成。本书第四章已经介绍了一些传感器的工作原理、信号的采集与保持的相关电路,以及信号放大和非线性补偿等内容,下面介绍其它相关内容。

1、信号处理装置

信号处理装置一般包括敏感元件、传感器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。转换电路是把经由各种传感器所得到的不同种类和不同电平的被测模拟信号变换(电桥和信号放大)成统一的标准信号,为后端数据采集提供标准范围。

在生产现场,由于各种干扰源的存在,所采集的模拟信号中可能夹杂着干扰信号。如通常生产过程被测参量(如温度、流量等)的信号频率低(1Hz以下),却夹杂上许多高于1Hz的干扰信号成分(如50Hz的电源干扰),为此必须进行信号滤波。根据检测信号的频带范围,合理选择低通、高通或带通等无源滤波器或有源滤波器,以消除干扰信号。

另外,有些转换后的电信号与被测参量呈现非线性。如采用热敏元件测量温度,由于热敏元件存在非线性,所得到的温度—电压曲线就存在非线性特性,即所测电压值在某一段不能反映温度的线性变化。因此,应作适当处理,使之接近线性化。在硬件上可采用加负反