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虚拟仪器软件的结构框架

云深之无迹 来源:云深之无迹 2023-09-25 10:04 次阅读

这是我最近看的一本书,前面倒是还行,后面居完全是软件了,不知道在说什么,直接打死。

LabVIEW的文章里有提到NI(美国国家仪器)公司的DAQ数据采集卡,没错,下面的图就是NI的一款便携式USB DAQ采集卡,价格在2000+,但它的主控芯片却是前面提到的增强型51内核的MCU C8051F320!

51核带个USB外设

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大概就是这样

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这个是上面使用的ADC

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还发现了一个论文

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上面论文的一个测量结构,随便了

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激励 。信号调理也能够为某些传感器提供所需的激励信号 , 比如应变传感器 、 热敏电阻等需要外界电源电流激励信号 。很多信号调理模块都提供电流源和电压源 , 以便给传感器提供激励 。

表示典型的信号调理器与数据采集器原理框图 。图中振荡器提供时钟信号 ;调理模块包括量程变换电路 、 滤波器放大器等 。其中量程变换电路的作用是避免放大器饱和选择不同的测量范围 ;滤波器是将滤除干扰信号和不满足采样条件的信号 , 提取代表被测物理量的有效信号 ;放大器将待采集的信号放大 ( 或衰减 ) 至采样环节的量程范围内 , 通常 ,放大器的增益是可调或具有多种不同增益倍数 , 用户可根据输入信号幅值的不同 , 选择最佳的增益倍数 ;采样 / 保持器在时钟信号的作用下 , 锁存某一瞬时的电压值并保持信号幅值不变直到下一个时钟信号 。采样 / 保持器主要用于多通道采集时各通道保持同步或相位差比较小 ;多路开关将各路被测信号轮流切换到信号调量和数据采据模块 , 实现多路信号的采集 ;A / D 转换器将输入的vwin 量转化为数字量输出 , 并完成信号幅值的量化 。目前 , 市场上有很多 A / D 转换芯片中集成了多路采样 / 保持器 。

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RTD传感器,你看为什么需要激励,因为加了电压,电阻上面才出现了要计算的东西

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都需要高精度的电压激励

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数据采集系统框图

放大器用来放大和缓冲输入信号 。由于传感器输出的信号较小 , 例如常用的热电偶输出变化往往在几毫伏到几十毫伏之间 , 电阻应变片输出电压变化只在几个毫伏之间 , 人体生物电信号仅是微伏量级 。因此 , 输入信号需要加以放大 , 以满足大多数 A / D 转换器的满量程输入的要求 。此外 , 某些传感器内阻比较大 , 输出功率较小 , 这样放大器还起到了阻抗变换器的作用来缓冲输入信号 。由于各类传感器输出信号的情况各不相同 , 所以放大器的种类也很繁杂 。

例如 , 为了减少输入信号的共模分量 , 就产生了各种差分放大器 、 仪器放大器和隔离放大器 ;为了使不同数量级的输入电压都具有最佳变换 , 就有量程可以变换的程控放大器 ;为了减少放大器输出的漂移 , 则有斩波稳零和激光修正的精密放大器 。在数据采集系统中 , 往往要对多个物理量进行采集 , 即所谓多路巡回检测 , 这可通过多路模拟开关来实现 。多路模拟开关可以分时选通来自多个输入通道的某一信号 , 因此 , 在多路模拟开关后的单元电路 , 如采样 / 保持电路 、 A / D 及处理器电路等 , 只需一套即可 。这样 , 节省成本和体积 , 但仅在物理量变化比较缓慢 、 变化周期在数十至数百毫秒之间的情况下较合适 。因为这时可以使用普通的数十微秒 A / D 转换器从容地分时处理这些信号 。但当分时通道较多时 , 必须注意泄漏及逻辑安排等问题 。当信号频率较高时 , 使用多路模拟开关后 , 对 A / D 的转换速率要求也随之上升 。采样速率超过 40 ~ 50kHz 时 , 一般不再使用分时的多路模拟开关技术 。多路模拟开关有时也可以安排在放大器之前 , 但当输入的信号电平较低时 , 需注意选择多路模拟开关的类型 。若选用集成电路的模拟多路开关 , 比干簧或继电器组成的多路开关导通电阻大 , 泄漏电流大 , 因而有较大的误差产生 。

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信号如果为统一的标准信号 , 则采用固定放大倍数放大器 , 然而 , 由于采集系统适用面广 , 大多是支持多路模拟通道 , 各通道之间电压范围可能有较大差异 , 一般对各通道采用不同的放大倍数 , 通道切换同时改变放大器的放大倍数 。

A / D 转换器完成一次转换需要一定的时间 , 在这段时间里 , 希望 A / D 转换器的输入端电压保持不变 , 可以由采样 / 保持单元完成 。采样 / 保持单元的加入 , 提高了采集系统的有效采集频率 。

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审核编辑:汤梓红

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原文标题:现代虚拟仪器

文章出处:【微信号:TT1827652464,微信公众号:云深之无迹】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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