9.1检测系统（课件）-《传感器及检测技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目九 检测系统与无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 目 录 1 任务一 检测系统 2 任务二 检测系统的抗干扰技术 3 任务三 无线传感器网络 项目九 检测系统与无线传感器网络 学习目标 掌握检测系统的组成和系统的工作原理。 了解并掌握系统各部分的作用和工作原理。 了解干扰的种类和来源。 了解抗干扰的措施。 了解无线传感器网络的概念和组成。 了解无线传感器网络的应用。 任务一 检测系统 一、检测系统的组成框图 检测系统的组成框图如图9-1所示。 任务一 检测系统 二、检测系统的工作原理 在一个通常的检测（控制）系统中，首先由传感器将被测的非电量，如温度、压力、位移等转换为电量，再由信号调理电路将传感器输出的电量进行适当处理后进入微处理器。通过微处理器的分析处理后，一路在显示记录器上输出；若有控制输出，则另一路由数模转换后，经过信号变换或者直接由数字量输出去控制执行机构。 任务一 检测系统 二、检测系统的工作原理 1.传感器输出模拟信号 当传感器的输出信号为微弱的小信号时，要经过放大、滤波、采样保持、再经过模数转换后进入微机进行处理；对于传感器输出较大的模拟电压信号时，需要使用限幅电路进行幅度限制后，再送模数转换器。 任务一 检测系统 二、检测系统的工作原理 2.传感器输出开关量或频率信号 当传感器的输出信号为开关量或频率信号时，若符合TTL电平要求，可以直接送入微机；若不符合TTL电平要求，则要经过放大、整形和变换后再送入微机。 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 通常，检测信号的放大采用集成运算放大器。集成运放具有电压增益高、输入阻抗大、输出阻抗小、使用方便、稳定可靠等一系列优点，因此被广泛应用。 （一）信号的放大 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 1. 反相放大器 反相放大器如图9-2所示。 （一）信号的放大 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 2.同相放大器 同相放大器如图9-3所示。 （一）信号的放大 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 3.测量放大器 测量放大器如图9-4所示，由三个运放组成。其中第一级是两个对称的同相放大器，它不仅提高了输入阻抗和共模抑制比，而且变双端输入为单端输出。 （一）信号的放大 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 （一）信号的放大 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 在检测系统中一般存在着一定的非线性误差，这些误差主要来自传感器本身，例如温度测量中，热电偶的输出电势与温度、热电阻的阻值与温度之间都是非线性关系。为了提高系统精度，要对传感器进行线性化处理，处理方法分为硬件方法和软件方法两种。 （二）传感器线性化处理 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 模数转换器（ADC）完成一次转换需要一定的时间。当被测量变化很快时，为了使ADC的输入信号在转换期间保持不变，需要使用采样保持器。采样保持器原理如图9-5所示。 当模式控制电压为采样电平时，开关S导通，电容CH充电，输出电压uO随输入电压Ui的变化而变化。 （三）采样保持电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 （三）采样保持电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 1.选择ADC的要点 通常所说的A/D转换器是指将模拟信号进行量化、编码，转换为n位二进制数字量信号的集成电路。实际上，量化、编码是在转换过程中同时完成的，并无明显界线。根据A/D转换原理和特点的不同，可把它分成两大类：　直接A/D转换（直接ADC）和间接A/D转换（间接ADC）。 （四）A/D转换电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 2.ADC与单片机的接口电路 （1）8位ADC与单片机的接口电路 ADC0808/0809芯片是8位逐次逼近式A/D转换器。两种芯片的主要区别在于精度不同，ADC0808的最大不可调误差为±1/2LSB，而ADC0809的最大不可调误差为±1LSB。它们与MCS51单片机的接口电路如图9-7所示。 （四）A/D转换电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 （四）A/D转换电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 （2）12位ADC与单片机的接口电路 AD574A是12位逐次逼近式A/D转换器，它的转换速度最大为35 μs，转换精度≤0．05％，是应用广泛、价格适中的芯片。它与MCS51单片机的接口电路如图9-8所示。 （四）A/D转换电路 任务一 检测系统 三、检测系统各部分介绍 （四）A/D转换电路 任务一 检测系统 三、