【正文】 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 RRUax axU ii00???。校準(zhǔn)時，在微型機控制下先把多路開關(guān)接地如圖所示，得到采樣值a0，然后把多路開關(guān)接基準(zhǔn)輸入 UR，得到采樣值 xR，并寄存 a0和 xR。 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 檢測及放大電路多路開關(guān)U零信號輸入基準(zhǔn)信號 RU i被測信號 ...A/D微型機? (3). 增益誤差補償 增益誤差同樣是由溫度漂移和時間漂移等引起的。 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 檢測及放大電路多路開關(guān)U零信號輸入基準(zhǔn)信號 RUi被測信號 ...A/D微型機? 多路模擬開關(guān)可在微型機控制下將任一路被測信號接通，并經(jīng)測量及放大電路和 A/D轉(zhuǎn)換器后，將信號采入微型機。 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 0), 0 10 ??? a aaaF n?（0), 1 10 ??? a aaaF n?（?0), 10 ??? n na aaaF ?（? (2).零位誤差補償 ? 檢測系統(tǒng)的零位誤差是由溫度漂移和時間漂移引起的。 根據(jù)最小二乘法來確定待定常數(shù)的基本思想是，由上式確定的各個 xi（ ui）值與各個點的標(biāo)定值 xi之均方差應(yīng)最小，即： 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 niniiii uuuux ???? ???? ....)(2210? ? ? ?),()()(1022210211naaaFNnnNiiiiiiiii xuauauaaxux????? ??????? ???最小值? 所以對該函數(shù)求導(dǎo)并令它為 0，即令 ? 從這 n+1個方程中可解出， a0， a1， … an 等 n+1個系數(shù)，就可寫出反非線性特性擬合方程式。其具體步驟如下： ? a. 對傳感器及其調(diào)理電路進行靜態(tài)標(biāo)定，得校準(zhǔn)曲線。 ? 這種方法是采用 n次多項式來逼近非線性曲線。當(dāng)傳感器及其調(diào)理電路至 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入 —輸出有非線性，如下圖所示，可按下圖所示的反非線性特性進行轉(zhuǎn)換，進行非線性的校正，使輸出 y與輸入 x呈理想直線關(guān)系，如下圖所示。用 X替代 ui，Y替代 uo，將微分方程轉(zhuǎn)換成差分方程，并整理得 : ? 式中 —— 采樣周期； X（ n） —— 本次采樣值；Y（ n）和 Y（ n－ 1） —— 本次和上次的濾波器輸出值。數(shù)字低通濾波器是用軟件算法來模擬硬件低通濾波的功能。對這 n個最新數(shù)據(jù)求取平均值，作為此次采樣的有效值。 三、數(shù)字信號的預(yù)處理 ? (3).滑動平均濾波 ? 該方法采用循環(huán)隊列作為采樣數(shù)據(jù)存儲器，隊列長度固定為 n，每進行一次新的采樣，把采樣數(shù)據(jù)放入隊尾，扔掉原來隊首的一個數(shù)據(jù)。該方法對壓力、流量等具有周期脈動特點的信號具有良好的濾波效果。采樣次數(shù) n一般取為大于 3的奇數(shù)。其原理是，對信號連續(xù)進行 n次采樣，然后對采樣值排序，并取序列中位值作為采樣有效值。③可以根據(jù)信號的不同而采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，靈活、方便、功能強。 ? 1. 數(shù)字濾波 ? 數(shù)字濾波實質(zhì)上是一種程序濾波，與模擬濾波相比具有如下優(yōu)點：①不需要額外的硬件設(shè)備，不存在阻抗匹配問題，可以使多個輸入通道共用一套數(shù)字濾波程序，從而降低了儀器的硬件成本。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 VFU cu iN 1CN 20u? 傳感器的輸出信號被采入計算機后往往要先進行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，其目的是去除混雜在有用信號中的各種干擾，并對檢測系統(tǒng)的非線性、零位誤差和增益誤差等進行補償和修正。由于 N1的輸出阻抗很小，N2的輸出阻抗很大，因而在 VF導(dǎo)通期間 uo = ui。當(dāng)控制信號 Uc為高電平時場效應(yīng)管 VF導(dǎo)通，對輸入信號采樣。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 VFU cu iN 1CN 20u典型的采樣 /保持電路由模擬開關(guān)、保持電容和運算放大器組成，如右圖所示。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 ? A/D轉(zhuǎn)換過程需要一定時間，為防止產(chǎn)生誤差，要求在此期間內(nèi)保持采樣信號不變。采樣開關(guān)又稱采樣器，實質(zhì)上它是一個模擬開關(guān)，每隔時間間隔 T閉合一次，每次閉合持續(xù)時間 τ，其中， T稱為采樣周期，其倒數(shù) fs=1/T稱為采樣頻率， τ稱為采樣時間或采樣寬度，采樣后的脈沖序列稱為采樣信號。其真值表如下 : A2 A1 A0 EN “ON” 0 0 0 1 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1 8 0 無 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 ? 3. 信號采集與保持 ? 所謂采集，就是把時間連續(xù)的信號變成一串不連續(xù)的脈沖時間序列的過程。 AD75 01A 2譯碼驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換電路(15 V)(+ 15V )OUT S 1地V SSV DDS 2321GNDV SS15A 1A 016ENV DD S 114EN A 1A 2 A 08765411S 8 S 7OUT1213S 2S 6 S 510S 3 S 49 上圖是 AD7501型多路模擬開關(guān)集成芯片的管腳功能圖，這是具有 8路輸入通道、 1路公共輸出的多路開關(guān)CMOS集成芯片。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 開關(guān)地址輸入端開關(guān)控制與驅(qū)動電路選通信號5模擬輸入通道 7862431S 0S 4S 6S 7S 5S 1S 2S 3A/D 轉(zhuǎn)換器.......右圖表示一個 8通道的模擬開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它由模擬開關(guān) S0~S7及開關(guān)控制與驅(qū)動電路組成。計算機可對信號進行復(fù)雜的運算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取控制量去控制執(zhí)行機構(gòu) 。辨向電路用于辨別被測量的變化方向。 一、檢測系統(tǒng)的組成 傳感器脈沖當(dāng)量變換電路放大器細分電路整形電路寄存器計數(shù)器計算機`顯示執(zhí)行辨向電路 傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號，需先經(jīng)放大、整形后變成數(shù)字脈沖信號。采用循環(huán)碼（格雷碼）傳感器時則先轉(zhuǎn)換為二進制碼，再譯碼輸出。絕對碼檢測系統(tǒng)如右圖所示 ，每一 一、檢測系統(tǒng)的組成 放大整形光電轉(zhuǎn)換傳感器糾錯電路碼制變換顯示執(zhí)行機構(gòu)譯碼器`經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和放大整形后，得到與被測量相對應(yīng)的編碼。 一、檢測系統(tǒng)的組成 顯示執(zhí)行機構(gòu)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量程變換電路傳感器振蕩器放大器運算電路解調(diào)器濾波器計算機`? 2. 數(shù)字信號檢測系統(tǒng) ? 數(shù)字信號檢測系統(tǒng)有 絕對碼數(shù)字式 和 增量碼數(shù)字式 。 ? （ 4）濾波 ? 雖然采取了上述的一些抗干擾措施，但仍會有一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路中還常設(shè)置濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲信號加以濾除。這時，常采用隔離的方法，把電路的兩端從電路上隔開。 ? （ 2）接地 ? 電路或傳感器中的地指的是一個等電位點，它是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點，與基準(zhǔn)電位點相連接，就是接地。 二、傳感器的正確使用 ? （ 1）屏蔽