微机测控技术ch1.ppt

1,微机测控技术,,,适用学科电气工程及其自动化及相关学科,主讲教师黄成,MeasurementControlTechnologywithIPC,微机测控技术,2,联系方式,办公室基础实验楼340电话84315468E-mailhearthc,微机测控技术,3,教材测控系统原理与设计北京航空航天大学出版社孙传友孙晓斌汉泽西张欣编参考文献1、电气测试技术第2版机械工业出版社林德杰主编2、传感器原理与应用电子科技大学出版社黄贤武郑筱霞编,,微机测控技术,4,Ch1绪论,一、测控系统的基本概念实际生产过程中，主要包括以下两个过程1、测量的过程采用各种方法获得一些客观事物的量值，进行定量的分析；2、控制的过程采用各种方法对某些物理量进行支配或约束，使其作用的效果保证在一定的允许范围内；,微机测控技术,5,,生产过程的两项基本工作任务测量和控制测控仪器（系统）是实现这两项基本任务的工具和手段。,微机测控技术,6,测控系统的分类,按照实际仪器或系统所完成的任务的不同，测控系统可分为三大类检测系统测量系统单纯以测试或检测为目的；例控制系统单纯以控制为目的；例；测控系统测控一体，系统包含检测系统，也包含控制系统；例。,微机测控技术,7,二、测控系统微机化的重要意义,1测控系统引入计算机后，可以解决传统测控系统不能解决的问题；2简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等。,微机测控技术,8,测控系统的新特点和新功能,前提计算机技术的引入1自动对零功能每次采样前对传感器的输出值自动清零，大大降低因测控系统漂移变化造成的误差。例2量程自动切换功能根据测量值和控制值大小改变测量范围和控制范围，在保证测量和控制范围同时提高分辨率。,微机测控技术,9,,3多点快速测控对多种不同参数进行快速测量和控制。4数字滤波功能利用计算机软件对测量数据进行处理，抑制各种干扰和脉冲信号。,微机测控技术,10,,5自动修正误差传感器和控制器具有非线性，受环境参数变化影响比较严重，给仪器带来误差。采用计算机技术，依靠软件进行在线或离线修正。6数据处理功能利用计算机实现传统仪器无法实现的各种复杂的处理和运算功能，比如统计分析、检索排序、函数变换、差值近似和频谱分析等。,微机测控技术,11,,7实现复杂控制规律可实现经典PID控制，还可实现各种复杂的控制规律，例如，自适应控制、模糊控制等。8多媒体功能利用计算机的多媒体技术，使仪器具有声光和语音等功能，增强测控系统的个性或特色。,微机测控技术,12,,9通信或网络功能利用计算机的数据通信功能，增强测控系统的外部接口功能和数据传输功能。采用网络功能的测控系统则将拓展一系列新颖的功能。10自我诊断功能采用计算机技术后，对测控系统进行监测，发现故障则立即进行报警，显示故障部位或可能的故障原因，对排除故障的方法进行提示。,微机测控技术,13,三、微机测控系统的类型和组成,1、微机检测系统2、微机控制系统3、微机测控系统,微机测控技术,14,1、微机检测系统,以微机为核心，以“检测”为目的的系统。一般用来对被测过程中的一些物理量进行测量并获得相应的精确测量数据，又常称为数据采集系统，基本组成框图如下图所示,,微机测控技术,15,微机检测系统的特点,被测信号经传感器转换成模拟电信号，各种非电量转换成电量；由模拟输入通道进行信号调理和数据采集模拟输入通道应包括各种数据处理电路，转换成微机要求的数字形式送入微机进行必要的处理；,微机测控技术,16,,为了对测量过程进行集中实时监视，模拟输出通道将微机处理后的测量数据转换成模拟信号在示波器等模拟显示器上显示出来。在某些对生产过程进行监测的场合，如果被测参数超过规定限度时，微机还将及时启动报警器发出报警信号。例,微机测控技术,17,2、微机控制系统,以微机为核心，单纯以程序控制为目的的系统，其组成框图如下图所示这是一种开环控制系统，程序控制的基本思想是将被控对象的动作次序和各类参数输入微机，微机执行固定的程序，一步一步地控制被控对象的动作，以达到预期的目的。例如机床的计算机控制,,微机测控技术,18,3、微机测控系统,以微机为核心、测控一体化系统，对被控对象的控制依据对被控对象的测量结果决定。实质上是一种闭环控制系统，基本组成框图如下图所示。,微机测控技术,19,四、测控系统的设计,测控系统是以测量和控制为目的的系统。现代测控系统主要是以微机为核心的测控仪器或系统，是计算机技术与测控技术、电子技术结合的产物。,微机测控技术,20,1、测控系统的特点,差异性及共性的统一不同测控系统的差异性微机测控仪器（系统）应用很广，不同应用领域使用的微机测控仪器（系统）的名称、型号、性能各不相同，具有各自不同的特性个性。典型的测控系统的差异性。,微机测控技术,21,不同测控系统的共性,不同应用领域的微机测控系统，如果解剖开来看，内部组成“电路”大多基本相同，各模块组装成整机的基本原则也大体相似。这就是它们的共同点也即共性。共性与个性相比，共性是主要的，也就是说，不同应用领域的测控仪器或系统只是“大同小异”罢了。典型的测控系统的共性。,微机测控技术,22,2、测控系统设计的设计,测控技术包括硬件和软件两个方面。硬件把各类仪器仪表和测控系统“化整为零”地解剖开，其内部组成模块大多相同。软件把各个模块“化零为整”地组装起来，其整机原理、总体设计思想以及主要的算法和程序也大体相近。,微机测控技术,23,,不同应用领域常见的测控仪器或系统，虽然名称型号、性能各不相同，但它们在硬件、软件两方面的共性还是主要的。共同的理论基础和技术基础实质是测控技术。各种不同的仪器仪表产品只不过是其“共同基础”即测控技术与各应用领域的“特殊要求”相结合的产物。,微机测控技术,24,3、课程主要内容,主要研究微机测控仪器（系统）整机原理与总体设计思想，讲述怎样用过去学习的微型计算机、传感器、测量电路和控制电路等功能模块构建一个适合特定需要的测控仪器或系统。研究由各模块构成的整个仪器或系统的工作原理即整机原理，不研究各电路模块本身工作原理；不研究各模块的内部结构，研究各模块相互之间的连接和影响；,微机测控技术,25,,从总体设计出发，研究各模块设置的必要性，以及整机对该模块的技术要求，不涉及某一个模块的具体电路；不仅从整机角度研究各部分硬件的连接，而且把硬件与软件结合起来，着重研究与硬件相关的接口软件、测控算法、整机监控程序以及影响整机性能的抗干扰技术等。简要介绍虚拟仪器、现场总线、测控网络等测控新技术。,微机测控技术,26,小结,,