測控電路課后習題答案

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1、第一章緒論1-1測控電路在整個測控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？傳感器的輸出信號一般很微弱，還可能伴隨著各種噪聲，需要用測控電路將它放大，剔除噪聲、選取有用信號，按照測量與控制功能的要求，進行所需演算、處理與變換，輸出能控制執(zhí)行機構動作的信號。在整個測控系統(tǒng)中，電路是最靈活的部分，它具有便于放大、便于轉換、便于傳輸、便于適應各種使用要求的特點。測控電路在整個測控系統(tǒng)中起著十分關鍵的作用，測控系統(tǒng)、乃至整個機器和生產系統(tǒng)的性能在很大程度是取決于測控電路。1-2影響測控電路精度的主要因素有哪些，而其中哪幾個因素又是最基本的，需要特別注意

2、？影響測控電路精度的主要因素有：（1）噪聲與干擾；（2）失調與漂移，主要是溫漂；（3）線性度與保真度；（4）輸入與輸出阻抗的影響。其中噪聲與干擾，失調與漂移（含溫漂）是最主要的，需要特別注意。1-3為什么說測控電路是測控系統(tǒng)中最靈活的環(huán)節(jié)，它體現(xiàn)在哪些方面？為了適應在各種情況下測量與控制的需要，要求測控系統(tǒng)具有選取所需的信號、靈活地進行各種變換和對信號進行各種處理與運算的能力，這些工作通常由測控電路完成。它包括：（1）模數(shù)轉換與數(shù)模轉換；（2）直流與交流、電壓與電流信號之間的轉換。幅值、相位、頻率與脈寬信號等之間的轉換；（3）

3、量程的變換；（4）選取所需的信號的能力，信號與噪聲的分離，不同頻率信號的分離等；（5）對信號進行處理與運算，如求平均值、差值、峰值、絕對值，求導數(shù)、積分等、非線性環(huán)節(jié)的線性化處理、邏輯判斷等。1-4測量電路的輸入信號類型對其電路組成有何影響？試述模擬式測量電路與增量碼數(shù)字式測量電路的基本組成及各組成部分的作用。隨著傳感器類型的不同，輸入信號的類型也隨之而異。主要可分為模擬式信號與數(shù)字式信號。隨著輸入信號的不同，測量電路的組成也不同。圖X1-1是模擬式測量電路的基本組成。傳感器包括它的基本轉換電路，如電橋，傳感器的輸出已是電量（

4、電壓或電流）。根據(jù)被測量的不同，可進行相應的量程切換。傳感器的輸出一般較小，常需要放大。圖中所示各個組成部分不一定都需要。例如，對于輸出非調制信號的傳感器，就無需用振蕩器向它供電，也不用解調器。在采用信號調制的場合，信號調制與解調用同一振蕩器輸出的信號作載波信號或參考信號。利用信號分離電路（常為濾波器），將信號與噪聲分離，將不同成分的信號分離，取出所需信號。有的被測參數(shù)比較復雜，或者為了控制目的，還需要進行運算。對于典型的模擬式電路，無需模數(shù)轉換電路和計算機，而直接通過顯示執(zhí)行機構輸出，因此圖中將模數(shù)轉換電路和計算機畫在虛線框

5、內。越來越多的模擬信號測量電路輸出數(shù)字信號，這時需要模數(shù)轉換電路。在需要較復雜的數(shù)字和邏輯運算、或較大量的信息存儲情況下，采用計算機。16電路圖X1-1傳感器量程切換電路放大器解調器信號分離電路運算電路模數(shù)轉換電路計算機顯示執(zhí)行機構振蕩器電源傳感器顯示執(zhí)行機構計算機鎖存器計數(shù)器變換電路脈沖當量放大器整形電路細分電路辨向電路指令傳感器電路手動采樣鎖存令增量碼數(shù)字式測量電路的基本組成見圖X1-2。一般來說增量碼傳感器輸出的周期信號也是比較微小的，需要首先將信號放大。傳感器輸出信號一個周期所對應的被測量值往往不夠小，為了提高分辨力，

6、需要進行內插細分?？梢詫蛔冃盘栔苯犹幚磉M行細分，也可能需先將它整形成為方波后再進行細分。在有的情況下，增量碼一個周期所對應的量不是一個便于讀出的量（例如，在激光干涉儀中反射鏡移動半個波長信號變化一個周期），需要對脈沖當量進行變換。被測量增大或減小，增量碼都作周期變化，需要采用適當?shù)姆椒ū鎰e被測量變化的方向，辨向電路按辨向結果控制計數(shù)器作加法或減法計數(shù)。在有的情況下辨向電路還同時控制細分與脈沖當量變換電路作加或減運行。采樣指令到來時，將計數(shù)器所計的數(shù)送入鎖存器，顯示執(zhí)行機構顯示該狀態(tài)下被測量量值，或按測量值執(zhí)行相應動作。在需要

7、較復雜的數(shù)字和邏輯運算、或較大量的信息存儲情況下，采用計算機。1-1為什么要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)？試述閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及各組成部分的作用。在開環(huán)系統(tǒng)中傳遞函數(shù)的任何變化將引起輸出的變化。其次，不可避免地會有擾動因素作用在被控對象上，引起輸出的變化。利用傳感器對擾動進行測量，通過測量電路在設定上引入一定修正，可在一定程度上減小擾動的影響，但是這種控制方式同樣不能達到很高的精度。一是對擾動的測量誤差影響控制精度。二是擾動模型的不精確性影響控制精度。比較好的方法是采用閉環(huán)控制。16閉環(huán)控制系統(tǒng)的的基本組成見圖X1-3。它的主要特點

8、是用傳感器直接測量輸出量，將它反饋到輸入端與設定值相比較，當發(fā)現(xiàn)它們之間有差異時，進行調節(jié)。這里系統(tǒng)和擾動的傳遞函數(shù)對輸出基本沒有影響，影響系統(tǒng)控制精度的主要是傳感器和比較電路的精度。在圖X1-3中，傳感器反饋信號與設定信號之差不直接送到放大電路，而先經過一個校正電路。這主要