【正文】 。 ? 23試述旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理及特點(diǎn)。在正式測(cè)量時(shí)，如測(cè)得對(duì)應(yīng)輸入信號(hào) Ui的采樣值為 xi，則輸入信號(hào)可按下式計(jì)算： ? 采用上述校準(zhǔn)方法可使測(cè)得的輸入信號(hào) Ui與檢測(cè)系統(tǒng)的漂移和增益變化無(wú)關(guān)，因而實(shí)現(xiàn)了增益誤差的補(bǔ)償。增益誤差補(bǔ)償又稱校準(zhǔn)。在測(cè)量時(shí)，先將多路開(kāi)關(guān)接通某一被測(cè)信號(hào)，然后將其切換到零信號(hào)輸入端，由微型機(jī)先后對(duì)被測(cè)量和零信號(hào)進(jìn)行采樣，設(shè)采樣值分別為 x和 a0，其中 a0即為零位誤差，由微型機(jī)執(zhí)行下列運(yùn)算： y = x－ a0，就可得到經(jīng)過(guò)零位誤差補(bǔ)償后的采樣值 y。采用軟件對(duì)零位誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ址Q數(shù)字調(diào)零，其原理如下圖所示。有了反非線性特性曲線的 n次多項(xiàng)式近似表達(dá)式，就可利用該表達(dá)式編寫(xiě)非線性校正程序。標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)為 ? 輸入 xi： x1， x2， x3， … ， xN ? 輸出 ui： u1， u2， u3， … ， uN ? N為標(biāo)定點(diǎn)個(gè)數(shù)， i=1， 2， … ， N 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 ? b. 設(shè)反非線性特性擬合方程為 ? 式中： a0， a1， a2， a3， … ， an為待定常數(shù) c. 求解待定常數(shù) a0， a1， a2， a3， … ， an。該多項(xiàng)式方程的各個(gè)系數(shù)由最小二乘法確定。 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 0b)x iux0c)uixx ia)0ud)y= xx 微型 計(jì)算機(jī)/處理 器傳感器及其 調(diào)理 電路xA /Du y= x? 軟件校正非線性的方法很多，概括起來(lái)有 計(jì)算法 、 查表法 、 插值法 和 擬合法 等，下面介紹曲線擬合法。取 ，則式（ 2－ 47）可改寫(xiě)成 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 )1()()( ???????? nYtnXttnY ? ??t?)t/(t ??????)1()1()()( ???? nYnXnY ??? 由上式可見(jiàn)濾波器的本次輸出值主要取決于其上次輸出值，本次采樣值對(duì)濾波器輸出僅有較小的修正作用，因此該濾波器算法相當(dāng)于一個(gè)具有較大慣性的一階慣性環(huán)節(jié)，模擬了低通濾波器的功能，其截止頻率為 ? 數(shù)字低通濾波程序流程圖如下 : 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 ttf C????????????? 2)1(221三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 返回累加到 Y ( n ) 中計(jì)算 （1 ? ） Y (n 1)計(jì)算 ? X ( n ), 暫存于 Y ( n ) 中將已有輸出作為上次輸出 Y ( n 1)取新采樣值 X ( n )入口? 2. 靜態(tài)誤差補(bǔ)償 ? (1). 非線性補(bǔ)償 ? 下圖為傳感器的非線性校正系統(tǒng)。 ? 一階 RC低通濾波器的微分方程為 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 o00ooi udtduudtduRCuiRu ???????? 式中 :τ = RC是電路的時(shí)間常數(shù)。這種方法每采樣一次，便可得到一個(gè)有效采樣值，因而速度快，實(shí)時(shí)性好，對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 全隊(duì)列數(shù)據(jù)求累加和修改隊(duì)尾指針新值放入隊(duì)尾 沖 去舊值返回求平均值采樣一次入口? (4).低通濾波 ? 當(dāng)被測(cè)信號(hào)緩慢變化時(shí)，可采用數(shù)字低通濾波的方法去除干擾。這樣，在隊(duì)列中始終有 n個(gè)最新的數(shù)據(jù)。采樣次數(shù) n越大，濾波效果越好，但靈敏度也越低，為便于運(yùn)算處理，常取n = 16。 (2).算術(shù)平均濾波 ? 算術(shù)平均濾波方法的原理是，對(duì)信號(hào)連續(xù)進(jìn)行n次采樣，以其算術(shù)平均值作為有效采樣值。程序算法就是通用的排序算法。 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 ? (1).中值濾波 ? 中值濾波方法對(duì)緩慢變化的信號(hào)中由于偶然因素引起的脈沖干擾具有良好的濾除效果。②可以對(duì)頻率很低或很高的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波。數(shù)字信號(hào)預(yù)處理一般用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng) Uc為低電平時(shí)， VF截止，電容 C將采樣器間的信號(hào)電平保持下來(lái)，并經(jīng) N2緩沖后輸出。輸入信號(hào) ui通過(guò) N1和 VF向電容 C充電，并通過(guò) N2輸出 uo。 運(yùn)算放大器 N1和 N2接成跟隨器，作緩沖器用。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱采樣 /保持電路。采樣信號(hào)是一個(gè)離散的模擬信號(hào)，它在時(shí)間軸上是離散的，但在函數(shù)軸上仍是連續(xù)的，因而還需要用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。信號(hào)采樣是通過(guò)采樣開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由三個(gè)地址線（ A0、 A A2）的狀態(tài)及 EN端來(lái)選擇 8個(gè)通道之中的一路，片上所有的邏輯輸入端與 TTL/DTL及 CMOS電路兼容。 8個(gè)模擬開(kāi)關(guān)的接通與斷開(kāi)，通過(guò)用二進(jìn)制代碼尋址來(lái)指定，從而選擇特定的通道。 ? (4種 ) 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 傳感器傳感器傳感器采樣/保持采樣/保持多路模擬開(kāi)關(guān)控制器A/D緩沖器總線A/D總線傳感器多路模擬開(kāi)關(guān)總線放大采樣/保持控制器A/D采樣/保持A/D采樣/保持A/D采樣/保持A/D總線傳感器輸入并行輸入口a)b)c)d)......... ..... .... 三 態(tài)緩沖器? 2. 多路模擬開(kāi)關(guān) ? 多路模擬開(kāi)關(guān)又稱為多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱多路開(kāi)關(guān)，其作用是分別或依次把各路檢測(cè)信號(hào)與 A/D轉(zhuǎn)換器接通，以節(jié)省 A/D轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)脈沖信號(hào)所對(duì)應(yīng)的被測(cè)量不便讀出和處理時(shí)，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電路使傳感器信號(hào)每變化 1/n個(gè)周期計(jì)一個(gè)數(shù)，其中 n稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。 碼道的狀態(tài)由相應(yīng)光電元件讀出， ? 當(dāng)傳感器輸出增量碼信號(hào)，即信號(hào)變化的周期數(shù)與被測(cè)量成正比，其增量碼數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的典型組成如右圖所示。糾錯(cuò)電路糾正由于各個(gè)碼道刻劃誤差而可能造成的粗大誤差。當(dāng)傳感器輸出的編碼與被測(cè)量一一對(duì)應(yīng)，稱為絕對(duì)碼。 二、傳感器的正確使用 檢測(cè)信號(hào)的采集與處理 ? 一、檢測(cè)系統(tǒng)的組成 ? 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 ? 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理 ? 1. 模擬信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng) ? 振蕩器用于對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并為解調(diào)提供參考信號(hào)； ? 量程變換電路的作用是避免放大器飽和并滿足不同測(cè)量范圍的需要； ? 解調(diào)器用于將已調(diào)制信號(hào)恢復(fù)成原有形式； 一、檢測(cè)系統(tǒng)的組成 顯示執(zhí)行機(jī)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(yùn)算電路解調(diào)器濾波器計(jì)算機(jī)`? 濾波器可將無(wú)用的干擾信號(hào)濾除，并取出代表被測(cè)物理量的有效信號(hào)； ? 運(yùn)算電路可對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種處理，以正確獲得所需的物理量，其功能也可在對(duì)信號(hào)進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)字計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)； ? 計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后，可獲得相應(yīng)的信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而在不需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)則將有關(guān)信息送去顯示或打印輸出。隔離的方法主要采用變壓器隔離和光電耦合器隔離。 二、傳感器的正確使用 ? （ 3）隔離 ? 當(dāng)電路信號(hào)在兩端接地時(shí)，容易形成地環(huán)路電流，引起噪聲干擾。屏蔽可分為三種，即電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽及電磁屏蔽。常采用的抗干擾措施有 屏蔽 、 接地 、隔離 和 濾波 等。 二、傳感器的正確使用 ? ? 傳感器大多要在現(xiàn)場(chǎng)工作，而現(xiàn)場(chǎng)的條件往往是不可預(yù)料的，有時(shí)是極其惡劣的。 ? ? 傳感器的標(biāo)定，就是利用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)量具對(duì)傳感器進(jìn)行定度的過(guò)程，從而確定其輸出量和輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。安裝條件、工作場(chǎng)地的環(huán)境條件（溫度、濕度、振動(dòng)等）、測(cè)量時(shí)間、所需功率容量、與其它設(shè)備的連接、備件與維修服務(wù)等。精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、輸出量性質(zhì)、對(duì)被測(cè)物體產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)、校正周期、輸入端保護(hù)等。測(cè)量目的、被測(cè)物理量選擇、測(cè)量范圍、輸入信號(hào)最大值和頻帶寬度、測(cè)量精度要求、測(cè)量所需時(shí)間要求等。在同 測(cè)力傳感器 1RR2R4( R )( R )R1 3bR 43lhAR1PD3RR2CB?一截面正反兩面粘貼應(yīng)變片，并應(yīng)在該截面中性軸的對(duì)稱表面上。主要用于小載荷、高精度的拉、壓力傳感器中。這種彈性元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力大，主要用于中等載荷和大載荷（可達(dá)數(shù)兆牛頓）的拉(壓 )力傳感器。 四、加速度傳感器 3241C12C? （一）柱式彈性元件 ? 柱式彈性元件有圓柱形、圓筒形等幾種。當(dāng)傳感器測(cè)量垂直方向的振動(dòng)時(shí)，由于質(zhì)量塊的慣性作用，使兩固