现代测控系统集成设计实验报告-热电阻型测温系统的集成设计与实现--与Pt100热电阻传感器配用.doc

现代测控系统集成设计实验报告热电阻型测温系统的集成设计与实现与Pt100热电阻传感器配用目录实验总体要求.2理论准备.4练习一Pt100热电阻的初步认知与检验.12练习二调理电路的建立.12练习三虚拟仪器基本技术的训练.15练习四测温仪硬件（调理电路、数采卡、计算机）与软件模块集成设计与检验.20练习五测温系统硬件（Pt100热电阻测温仪）与软件模块集成设计与检验24练习六一阶系统频带扩展用校正环节软件模块设计.31-1-实验总体要求设计热电阻型测温系统(包括2部分：Pt100热电阻和测温仪)1设计测温仪：要求：与Pt100热电阻配用（用电阻箱模拟热电阻的输出值）；测温仪的测温范围不小于0200，有效分辨力为0.2具有虚拟面板，其功能如下：输出显示类控件主显参量：被测温度值，最低有效位数为0.1副显参量：热电阻的电阻值、热电阻两端的电压值输入控制类控件按钮控件：信号采集停止2组建测温系统：要求：硬件设计：连接Pt100热电阻和测温仪构成测温系统软件设计：计算该测温系统的时间常数值具有虚拟面板，其功能如下：（在测温仪面板的基础上）输出显示类控件测温系统的时间常数值；波形显示该测温系统（一阶系统）的阶跃响应曲线。PC显示Pt100热电阻调理电路Lab-PCI-6024E数据采集卡测温仪与Pt100热电阻配用Pt100热电阻测温系统结构框图-1-输入控制类控件按钮控件：按下此键，仪器开始对Pt100热电阻传感器RT两端信号进行数据采集。数字控件1：采样间隔设置数字控件2：“初始点数”，观察采样波形，输入波形正常后（即去掉畸形采样点）的起始点序数-1-理论准备1.预习问题（1）根据Pt100热电阻传感器的分度表，计算Pt100热电阻传感器的灵敏度S热答：3/3.910/RRSCT热（2）用Pt100热电阻传感器组成测温系统，A/D为12位，输入电压范围5V，试求：1)写出由各环节灵敏度表达式组成的K的表达式热电阻的灵敏度S热=/RRT；A/D转换器的量化值Q=12100.00244V2，灵敏度SA/D=1DVQ；放大器的灵敏度K=VIR；全系统的总灵敏度S总=DT；由各环节灵敏度表达的放大倍数的表达式K=/ADSSS总热；计算测温系统分辨力为1时，需加的最小放大倍数K，此时D=1，T=1答：假设衡流源电流为3mA，则1210/22.090.0030.39VKIR2)若放大倍数为1，该测温系统的测温范围是多少？答：由0,VKVIRIARTIR，设电流为3mA可得330543293103.8510100VTCIAR。(3)铂热电阻传感器特性为：0(1)tRRAt其中-3A=3.8510/C，t为被测温度（）,R0=100（t=0），3mA恒流源调理电路如右图所示。数采卡的A/D转换器位数为12位，输入电压范围-5+5V。试求：-1-1）A/D转换器的量化值；答：12100.00244(V)2Q2）若不加放大器该测温系统能否达到测温范围不小于0200，有效分辨力为0.1的要求。答：对于分辨力为0.1时，300.0031003.85100.10.0001155VTUIRAt，达不到A/D的量化值。对于测温范围0200，因为是单恒流源供电，所以在0时RT就为100，UT=0.3V，经A/D转换后，必须在测温软件中加入去除0.3V零点漂移电压的处理部分，否则达不到测温系统下限0。200时的UT=0.531V。3）与双恒流源供电相比，该测温系统的单恒流源供电会出现什么问题？答：单恒流源只利用了A/D转换器的一部分，如2)中所述在0时RT就为100，UT=0.3V，相当于抬高了测量电压。而双恒流源则可以去除这部分电压的影响，使A/D得到充分利用。（4）写出对系统进行频率补偿时采用的模拟滤波器H(s)的等效数字滤波器（后向差分法）的离散时间序列的表达式。答：令11(1)szT1111(1)(1)()1()()()1szszTTYzsHzHsUzs整理得：111()()1()cTzYzHzAbTzUz，1c，bAc经过等式交叉相乘并求z反变换得差分方程如下()()(1)(1)AykpukAukykq式中，1(1)pbT；2bbAf；1(1)qcT；12ccfc