问题:1、简述a/d转换的主要技术指标及其意义。
2、简述多通道输入数据采集系统的几种结构原理。
3、简述传感器信号放大的主要技术指标。
4、简述程控放大的实现原理及其在数据采集系统中的用途。
5、需要同步采样多通道应变信号,简述其主要技术环节。
6、设想一个测试或测试系统,说明相关技术环节。
7、设想一个测试或测试系统,说明虚拟仪器系统的应用。
问题1:简述a/d转换的主要技术指标及其意义。
a/d转换:将连续变化的模拟电压量转换为离散的数字序列(数字量)。
1、输入量程:由参考电压决定。
2、分辨率:a/d对输入模拟信号的分辨能力,a/d转换器的分辨力可用输入的二进制数码的位数来表示,位数越多,则分辨能力也就越高。
3、采样率(转换时间):每秒钟采样次数或完成一次转换所需时间,通常用每秒钟的转换次数表示。
4、精度:输出数据与输入电压之间的误差,常用二进制位数表示。
5、线性度:输出数据与输入电压之间的线性关系,通常用二进位数表示。
6、转换误差:通常以输出误差的最大值形式给出,它表示a/d实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别,常用最低有效位的倍数表示。
7、转换精度:实际输出与期望输出之比,以全程的百分比或最大输出电压的百分比表示。
8、转换速度:转换速度是指完成一次转换所用的时间,即从发出转换控制信号开始,直到输出端得到稳定的数字输出为止所用的时间。转换时间越长,转换速度就越低。
转换速度与转换原理、转换器的位数有关。)
问题2:简述多通道输入数据采集系统的几种结构原理。
非同步多通道数据采集系统。
各通道公用一个采样保持器和a/d转换器。工作时,通过多路复用将各路信号分时切换,输入到公用的采样保持器中,实现多路信号的分时采集,而非同步采集,并且采集速度最慢,优点是节省硬件成本,适用于对采集速度不高的应用场合。
多采样保持同步数据采集系统。
各通道有各自独立的采样保持器,但公用一个a/d转换器。通过多路复用,对各路信号分时进行a/d转换。能够实现多路信号的同步采集,但采集速度稍慢。
各通道独立采样的多通道同步数据采集系统。
每个通道都有各自的采样保持器与a/d转换器,这种结构形式可以对各自通道输入信号进行同步/高速数据采集。
多通道数据采集系统的输入方式:
单端输入:每个独立的信号源占用一个输入端子,但所有信号源共享同一个公共端。
双端输入:每两个单端输入合并为一个输入端,两输入端之间的电位差构成输入信号。
问题3:简述传感器信号放大的主要技术指标。
工作频率范围:指放大器满足各项指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。
功率增益:指放大器输出功率和输入功率的比值,单位常用 “db”表示。
增益平坦度:增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏,通常用最高增益与最低增益之差,即) gdb来表示。
噪声系数:信号通过放大器之后,由于放大器产生噪声使信噪比变坏,信噪比下降的倍数就是噪声系数。
建立时间:输入或增益切换后,输出达到给定精度da所需时间。
线性度:增益误差。
温度漂移和时间漂移。
问题4:简述程控放大的实现原理及其在数据采集系统中的用途。
原理:程控增益放大器由运算放大器和模拟开关控制,数据锁存器的电阻网络组成,模拟开关则由数字编码控制,数字编码可用数字硬件电路实现,也可用计算机硬件根据需要来控制。
用途:增加信号幅度或功率的装置,将不同的控制信号,产生不同的反馈系数,从而改变放大器的闭环增益的装置。
另外使用程序控制放增益放倍数程序控制,使用单片机通键盘输入放倍数单片机输相应数字信号通da变换换模拟电压信号使用电压信号控制放器放倍数。
问题5:需要同步采样多通道应变信号,简述其主要技术环节。
多通道同步采样:对多通道能够在同一时刻进行采样,保证多通路信号的采样间隔最小,对应于采样过程中对采样管脚同时采样保持**换可以是有先有后的),主要针对多通道进行同时刻数据采集,适合多输入、信号电平快速变化、相位要求严格等应用场合。
增加多路单独adc采样通道。
增加信号调理电路。
增加多个增益放大器。
增加多路采样保持电路。
自适应的多路复用的选择的新芯片。
每一通道都增加了采样保持、模数转换核,相对于其他通道独立。
问题6:设想一个测试或测试系统,说明相关技术环节。
测量悬臂梁的固有频率。
使用加速度-电荷放大传感器:具有电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放的优点。
采集卡:advantech usb-4704型采集卡。单通道输入。
支持usb2.0 便携式、总线供电、8通道模拟输入位分辨率ai、采样率达48ks/s通道di/8通道do, 2通道ao,1个32位计数器。
单通道输入。
多级滤波处理。
积分增益放大电路。
频谱分析--得到频谱图。
问题7:设想一个测试或测试系统,说明虚拟仪器系统的应用。
悬臂梁的动态应变能力测试。
若用传统的测量的方式测量的悬臂梁的动态应变能力,只能用硬件滤波电路以及电流表或电压表以及示波器放大测量结果,在测量动态时只能在动态的一瞬间有变化值,人眼有时候难以观察到。
若用虚拟仪器系统,应变片的电阻变化经过采集卡传输到虚拟软件中,而虚拟软件中编写好了放大滤波,整形,再输出的完整电路,没有实体的硬件的电路,还可以根据要求改变输出量的类型,具有很高的灵活性。另外能保存测量结果,方便后面的数据处理和分析。
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