第1章_绪论-《测控电路(第4版)》

测控电路第1章绪论测控电路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1.1测控电路的功用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。关键是重复定位和曝光技术精度，在于测控。测控系统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、外界干扰：调制解调（给信号赋予一定特征）、共模抑制、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。1.2对测控电路的主要要求一、精度高二、响应快三、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（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精度----测控永恒主题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（1.59×10-19C）影响测控电路精度的主要因素有哪些？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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运算处理，选取有效成分抗干扰技术（二）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了武器系统的反应能力落后就要挨打，慢了就要挨打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、前馈与反馈。为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，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）转换灵活对于灵活性的需求参数类型更多参数定义更加复杂应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内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----10-4~104g温度----接近绝对零度到1018度（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和其它与生命有关的系统中；电路的集成度越来越大。应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内条件更加恶劣高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、遥测、高压、高电压、深水、强场、易爆1.3测控电路的输入信号与输出信号1、模拟式信号(1)非调制信号非调制模拟信号被测量测量信号0xt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用电感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)OxtxOxO（2）调制信号2、数字式信号（1）增量码信号（2）绝对码信号（3）开关信号2、数字式信号（1）增量码信号2LN123546L输出反映变化量LNW亮亮暗LW输出反映变化量简述（2）绝对码信号1111000000010010001101000101011001111000111011001101101110101001输出与状态一一对应（3）开关信号输出只有开关、通断、亮暗,01两种状态321AABB456指示灯789101112lFB-BA-Ar1.4测控电路的类型与组成一、测量电路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模拟式测量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指令传感器电路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的基本组成开环控制系统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设定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1.5测控电路的发展趋势优质化(精、快、可靠）集成化数字化通用化、模块化测控一体化自动化与智能化1.6课程的性质、内容与学习方法掌握基础,注重实践应用电子技术来解决测量与控制中的问题《电路分析》《模拟电子技术》《数字电路》等等在现代生产中，物质流和能量流在信息流指挥和控制下运动。测控技术已经成为现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。为适应这一发展需要，培养宽基础、具有创造性的人才，将整个仪器仪表类专业集中为“测控技术及仪器”一个专业，《测控电路》是它的一门重要课程。宽基础重点放在基本功能块创造性怎样运用电路解决工程技术问题主要介绍工业生产和科学研究中常用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。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（实际值与理想值之差）滤波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）不同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滤波技术还常用于机器故障诊断二、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？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，而不是电路工程师。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，这就是工程师的创新。当然不排除原始创新。各种电子器件的工作原理和构成，在模拟和数字电子技术中讲述，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。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。跨课程的设计性、解决问题性实验，联课实验。鼓励参加科研活动。课程参考文献1.张国雄等，精密仪器电路，机械工业出版社，19882.孙传友等，测控电路与装置，北京航空航天大学出版社，20023.孙传友等,测控系统原理与设计,北京航空航天大学出版社，20024.康华光，电子技术基础，高等教育出版社，19995.谢沅清等，信号处理电路，电子工业出版社，19946.许宜生等，自动检测仪表电子电路设计，原子能出版社，19867.郭亨礼等，传感器实用电路，上海科学技术出版社，19928.闻伍椿，运算放大器在电测技术中的应用，机械工业出版社，19899.段尚枢等，运算放大器应用基础，哈尔滨工业大学出版社，199210.吴守箴等，电气传动的脉宽调制控制技术，机械工业出版社，1995