测控电路-第1章-绪论

1、 测控(c kn)电路任课教师： 陈晔办公室： 四教209邮箱(yuxing)：电话：五十一页第1章 绪论(xln)本章要解决的问题(wnt)为什么要学？学些什么？怎么学？共五十一页第1章 绪论(xln)测控电路(dinl)的功用对测控电路的主要要求 测控电路的类型与组成 课程的性质、内容与学习方法 测控电路的输入输出信号 测控电路的发展趋势一. 为什么要学？二. 学些什么？三. 怎么学？共五十一页1.1 测控(c kn)电路的功用生产力是社会发展的决定因素。生产力决定国力。生产的两大指标：质量和效率提高产品质量和生产效率都要依靠测控(c kn)。没有测量就无从了解产

2、品的质量。没有测量就无从控制产品的质量。共五十一页1.1 测控电路(dinl)的功用机械、电子、冶金、化工、医药(yyo)等生产都要靠检测、反馈控制。 共五十一页1.1 测控(c kn)电路的功用机器高速运转靠精度，精度依赖于测控。自动化是提高生产效率的主要手段。现代的自动化是柔性自动化，越是柔性的系统越需要测量。宝钢建设(jinsh)仪器测控装备占总投资1/3。共五十一页1.1 测控电路(dinl)的功用自动化的进一步发展就是智能化。智能化：对环境、原材料、机器工具状态的自适应，进行信息交换(jiohun)，优化决策。智能化更离不开测控。智能机器、智能衣服、智能房屋、智能能源。共五十一页一、

3、测控电路(dinl)的功用科技是第一生产力门德列耶夫：科学是从测量开始的，没有测量就没有科学。测试是“新技术革命”的先导(xindo)和基础实践是检验真理的唯一标准。没有仪器仪表难以进行科学研究。许多重大发现和发明从测试和仪器仪表进步开始。共五十一页祖冲之圆周率 是测出来的。测试变“假说”、“学说(xu shu)”为科学 例：牛顿万有引力学说只有在能测得地球与月亮的精确距离情况下万有引力学说才成为科学。1.1 测控(c kn)电路的功用共五十一页1.1 测控(c kn)电路的功用20世纪初到现在，诺贝尔奖金颁发给仪器与测控手段的项目达27项之多。哈勃望远镜对天体科学的作用(zuyng)。扫描隧

4、道显微镜对纳米科技的作用。共五十一页1.1 测控电路(dinl)的功用当今时代是信息时代。 信息技术包括：信息获取、处理、传输、存储、执行（控制）。测量是信息的源头，最后落实到控制。信息时代的标志高性能计算机的发展，速度和容量为其主要指标。 关键(gunjin)是重复定位和曝光技术精度，在于测控。共五十一页1.1 测控(c kn)电路的功用国防事业离不开测试现代战争是信息战仪器仪表的测量控制精度决定了武器(wq)系统的打击精度（激光制导）定点杀伤，反导弹计划-火箭拦截仪器仪表的测试速度、诊断能力与控制快速性决定了武器系统的反应能力振兴中国要发展测控共五十一页1.1 测控电路(dinl)的功用航

5、空、航天离不开测量。神洲号发射成功依靠测控。宇宙飞船的轨迹需要按测量数据不断修正。科学实验数据要靠测控船等收集。载人航天、登月等前期工作主要收集数据。运载火箭(ynzi hujin)的试制费一半用于仪器与测控手段。共五十一页1.1 测控电路(dinl)的功用测控系统(xtng)的组成测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？电路是最灵活的，便于放大、传输、转换、选取所需信号、适应不同测控任务要求。 测量控 制电路传感器执行机构共五十一页1.1 测控(c kn)电路的功用 测量控 制电路传感器执行机构原始信号微弱：高保真放大带有噪声(zoshng)、外界干扰：调制解调（给信号赋予一定特征）、共模

6、抑制、滤波复杂参数、分析：计算变换电路。电路是“一传”和“二传”手，还有“拦网”作用，是测控系统中最灵活部分。共五十一页1.2 对测控电路的主要(zhyo)要求一、精度高二、响应(xingyng)快三、转换灵活四、可靠性与经济性要掌握设计、选用电路的要领，必须了解对测控电路的要求共五十一页（一）精度高离开精度，测控就失去意义生产、科研、国防、高科技都离不开精度产品的质量在很大程度(chngd)上取决于测控精度仪器仪表的测控精度决定了武器系统的打击精度1.2 对测控(c kn)电路的主要要求共五十一页精度-测控(c kn)永恒主题长度：纳米（单一尺寸到坐标测量，分子测量机-亚原子测量机）时间：飞

7、秒引力波对光速影响10-17光钟10-19（3000亿年差1秒）单个电子电量（1.5910-19C）1.2 对测控电路(dinl)的主要要求共五十一页1.2 对测控电路(dinl)的主要要求影响测控电路精度(jn d)的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？1、 噪声与干扰2、失调与漂移，主要是温漂3、线性度与保真度4、输入与输出阻抗的影响共五十一页1.2 对测控电路(dinl)的主要要求课程内容首先围绕精度来讲放大器：低漂、自动稳零、高共模抑制比、高输入阻抗、非线性补偿信号的调制解调滤波运算(yn sun)处理，选取有效成分抗干扰技术共五十一页1.2 对测控电路(dinl)的主要要求（二

8、）响应快生产节奏加快科学研究要了解快速变化过程高技术与国防的要求仪器仪表的测试速度、诊断能力与控制快速性决定(judng)了武器系统的反应能力落后就要挨打，慢了就要挨打共五十一页硬件电路总的来说比软件有更高的反应速度。快速响应是衡量电路性能的重要指标（低输出阻抗、转换速度、同步采样等）。PID控制(kngzh)、前馈与反馈。1.2 对测控电路(dinl)的主要要求共五十一页1.2 对测控(c kn)电路的主要要求为什么说测控电路是测控系统(xtng)中最灵活的环节，它体现在哪些方面？1、 模数转换与数模转换2、信号形式的转换3、量程的变换4、信号的选取5、信号处理与运算（三）转换灵活共五十一页

9、1.2 对测控电路(dinl)的主要要求对于灵活性的需求参数类型(lixng)更多 参数定义更加复杂应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内共五十一页1.2 对测控(c kn)电路的主要要求测量范围更宽 尺寸-原子核到宇宙空间电压-纳伏到百万伏电阻-超导至1014欧加速度-10-4104g温度(wnd)-接近绝对零度到1018度共五十一页（四）可靠性与经济性测控电路越来越多地实时地用在各种系统中；测控电路越来越多地国防和高科技中；测控电路越来越多地用在医疗(ylio)和其它与生命有关的系统中；电路的集成度越来越大。1.2 对测控电路的主要(zhyo)要求共五十一页应用领域更广泛，天上、地下、水

10、中、人体内条件更加恶劣 高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、遥测(yoc)、高压、高电压、 深水、强场、易爆1.2 对测控电路的主要(zhyo)要求共五十一页1.3 测控电路的输入(shr)信号与输出信号1、模拟式信号(xnho) (1) 非调制信号 非调制模拟信号被测量测量信号 0 x t电路的形式、结构首先与信号形式与使用要求有关送到电路的信号与被测量具有近似线性关系共五十一页1.3 测控电路的输入(shr)信号与输出信号用电感(din n)传感器测量工件轮廓形状usucx线圈测杆工件衔铁 调幅信号c)ustuctb)a)O xtxO xO（2） 经调制信号共五十一页1.3 测控(c kn

11、)电路的输入信号与输出信号2、数字式信号（1）增量码信号（2）绝对(judu)码信号（3）开关信号共五十一页1.3 测控(c kn)电路的输入信号与输出信号2、数字式信号(xnho)（1）增量码信号123546输出反映变化量共五十一页1.3 测控电路的输入(shr)信号与输出信号2、数字式信号(xnho)（1）增量码信号亮亮暗W输出反映变化量共五十一页简述(jin sh)1.3 测控(c kn)电路的输入信号与输出信号2、数字式信号 （2）绝对码信号 1111000000010010001101000101011001111000111011001101101110101001输出与状态一一对

12、应共五十一页1.3 测控(c kn)电路的输入信号与输出信号2、数字式信号(xnho)（3）开关信号输出只有开关、通断、亮暗、01两种状态共五十一页1.4 测控电路(dinl)的类型与组成一、测量电路(dinl)的基本组成 模拟式测量电路的基本组成 数字式测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成 开环控制 闭环控制共五十一页1.4 测控电路的类型(lixng)与组成 模拟式测量(cling)电路的基本组成电路传 感 器量程切换电路放 大 器 解 调 器信号分离电路运 算 电 路模数转换电路计 算 机显示执行机构振 荡 器 电 源共五十一页1.4 测控电路的类型(lixng)与组成指令传感器电路

13、传 感 器显示执行机构计 算 机锁 存 器计 数 器转换电路脉冲当量放 大 器整形电路细分电路手动采样锁存指令辨向电路 增量码数字式测量电路(dinl)的基本组成共五十一页1.4 测控(c kn)电路的类型与组成 开环控制系统(kn zh x tn)的基本组成测量电路 控制电路 扰动量传感器放大电路输出转换电路设定电路执行机构给定机构被控对象共五十一页1.4 测控电路的类型(lixng)与组成 设定(sh dn)电路比较电路校正电路转换电路给定机构执行机构被控对象输出传感器扰动放大电路控制电路 闭环控制系统的基本组成 共五十一页1.5 测控(c kn)电路的发展趋势 优质化(精、快、可靠(kk

14、o)） 集成化 数字化 通用化、模块化 测控一体化 自动化与智能化共五十一页2022/7/281.6 课程的性质(xngzh)、内容与学习方法掌握基础(jch), 注重实践三、怎么学？共五十一页1.6 课程的性质、内容(nirng)与学习方法宽基础 重点(zhngdin)放在基本功能块创造性 怎样运用电路解决工程技术问题共五十一页1.6 课程的性质(xngzh)、内容与学习方法主要介绍工业生产和科学研究中常用(chn yn)的测量与控制电路的各种功能块和总体连接，使学生熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务。它不是一般意义上电子技术课的深化与提高，而要着重讲清，如何在电子技术与测量、控制

15、间架起一座桥梁，实现二者之间的沟通，学会如何在测量和控制中运用电子技术，并与光、机、计算机紧密配合，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵、可靠和测控任务的其它要求来选用电路、设计电路。共五十一页1.6 课程(kchng)的性质、内容与学习方法一、桥梁（工程与电路之间） 工程问题如何用电路解决？高共模抑制比1. 多数干扰是共模干扰；2. 许多测控任务需要的就是差值、变化量 如形状误差 温度变化、梯度 跟踪误差（实际(shj)值与理想值之差）共五十一页1.6 课程的性质、内容(nirng)与学习方法滤波(lb)测量信号表面轮廓形状误差（准直流）波度（低频）表面粗糙度（中频）噪声（高频）共五十一页不同

16、类型的误差对功能有不同影响不同类型的误差有不同形成根源滤波技术(jsh)还常用于机器故障诊断1.6 课程的性质(xngzh)、内容与学习方法共五十一页1.6 课程(kchng)的性质、内容与学习方法二、从信息流总体来分析电路光、机、电、计算机怎样配合、合理分配任务要求。调制、放大放在哪里(n li)？计算、分析、数据处理由什么来完成？我们的任务是培养有创造性的测控系统总体设计师。共五十一页三、精、快、灵、可靠精、快、灵、可靠是设计与选用电路的基础，是指导思想。在选用基础上设计电路。将基础科学上的发现与其它领域中的技术成果用来解决我们的问题，这就是(jish)工程师的创新。当然不排除原始创新。1

17、.6 课程的性质(xngzh)、内容与学习方法共五十一页1.6 课程(kchng)的性质、内容与学习方法各种电子(dinz)器件的工作原理和构成，在模拟和数字电子(dinz)技术中讲述，本课程注重它们的外特性，讲述其应用，构成所需的功能电路。为了加深对课程内容的理解，本书有适量的习题和思考题。在编写中注意了与传感器、微机原理及应用、计算机软件基础和控制技术与系统等课程的衔接与分工。共五十一页1.6 课程的性质、内容(nirng)与学习方法原理为主，适当介绍集成块。注意与其它相关课程的配合。讲课、习题（思考题）、实验并重。跨课程的设计(shj)性、解决问题性实验，联课实验。鼓励参加科研活动。共五十一页内容摘要测控电路。三. 怎么学。机器(j q)高速运转靠精度，精度依赖于测控。测试变“假