第九章 现代检测系统
?计算机检测系统基本组成框图
?传感器选择
?多路模拟开关
?A/D转换器
?D/A转换器
?取样保持电路
被测
对象
传
感
器
信号
调理
多路
模拟
开关
取样
保持
检测系统
功率
放大
激励
装置
低通
滤波
A/D
显示
RAM
CPU
ROM
键盘
计
算
机
总
线
D/A
计算机检测系统基本组成框图
传感器选择
基本参数指标 环境参数指标 可靠性 指标 其他指标
量程指标,
量程范围, 过载能力等
灵敏度指标,
灵敏度, 分辨力, 满量程输
出等
精度有关指标：
精度, 误差, 线性, 滞后,
重复性, 灵敏度误差, 稳定
性
动态性能指标,
固定频率, 阻尼比, 时间常
数, 频率响应范围, 频率特
性, 临界频率, 临界速度,
稳定时间等
温度指标,
工作温度范围, 温度
误差, 温度漂移, 温
度系数, 热滞后等
抗冲振指标：
允许各向抗冲振的频
率, 振幅及加速度,
冲振所引入的误差
其他环境参数,
抗潮湿, 抗介质腐蚀
等能力, 抗电磁场干
扰能力等
工作寿
命、平
均无故
障时间、
保险期、
疲劳性
能、绝
缘电阻、
耐压及
抗飞弧
等
使用有关指标：
供电方式 （ 直流
,交流, 频率及
波形等 ）, 功率
,各项分布参数
值, 电压范围与
稳定度等
外形尺寸, 重量
,壳体材质, 结
构特点等
安装方式, 馈线
电缆等
多路模拟开关
主要技术指标
导通电阻,<200Ω
关断漏电流,nA~pA
开关时间：数百 ns
译 码 器
A0
S0
A2
OUT
S2
S1
S3
S5
S4
S7
S6
A/D转换器
逐次逼近式、双积分式,V/F变换式、并行式、
串行式、过采样 ?-?型
x(nΔ t)x(t)
Δ t
q
000
001
010
011
x(n)
n
A/D转换过程
0 t
s(t)
取样 量化 编码
取样
信号
s(t)
模拟
信号
x(t)
xs(t)
x(nΔ t) x(n)
0 0 0
Δ t
逐次逼近式
逐次逼近式 ADC特点：中速、中精度的反馈型
双积分式
控制逻辑
积分器
比较器
计数器时钟
数字量输出
斜率固定A
B
T T1
T2
积
分
输
出
0 t
R
C
Vi
Vr
S
过采样 ?-?型,以很低的采样分辨率和很高的采样速率
将模拟信号数字化,通过使用过采样、噪声整形和数字
滤波等方法增加有效分辨率,然后对 ADC输出进行采样
抽取处理以降低有效采样速率。 过采样是指以远远高于奈
奎斯特 (Nyquist)采样频率的频率对模拟信号进行采样。
V/F变换式,由 V/F转换器和计数器构成。其特点：
与积分式 ADC一样，对工频干扰有一定的抑制能力；
分辨率较高；特别适合现场与系统距离较远的应用场
合；易于实现光电隔离。
并行式,是一种非反馈型的高速 ADC，采样速度可
达 1G次 /秒，也称, 闪烁式, ADC 。
串行式,将转换结果以串行方式逐位输出。
D/A转换器
－
+
R R Rc b a
2R 2R 2R2R
S0 Sn-3 Sn-2 Sn-1
an-3 an-2 an-1a0
UR
A
U0
RF
2R
取样保持电路
在对模拟信号进行 A/D变换时，从启动变换到变换结
束，需要一定的时间，即 A/D转换器的孔径时间。当
输入信号频率较高时，由于孔径时间的存在，会造成
较大的孔径误差。要防止这种误差的产生，必须在
A/D转换开始时将信号电平保持不变，而在 A/D转换
结束后又能跟踪输入信号的变化，即输入信号处于取
样状态。能完成上述功能的器件称为取样保持器，取
样保持器在保持阶段相当于一个, 模拟信号存储器, 。
在 A/D转换过程中，取样保持对保证 A/D转换的精确
度具有重要作用。
取样 保持
x(t)
S(t)
t
t
取样控制信号
输出
输入
+－
－+
S
C输入
控制信号
输出
(a) 取样保持电路
实际保持电压
延时引入误差
应保持电压
获得时间
保持取样
(b) 取样保持工作状态
The End