測控電路課后習(xí)題.(doc)

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1、習(xí)題參考答案（時(shí)間倉促，難免有誤，請指正，謝謝?。?-3試從你熟悉的幾個(gè)例子說明測量與控制技術(shù)在生產(chǎn)、生活與各種工作中的廣泛應(yīng)用。為了加工出所需尺寸、形狀的高精度零件，機(jī)床的刀架與主軸必須精確地按所要求的軌跡作相對運(yùn)動(dòng)。為了煉出所需規(guī)格的鋼材，除了嚴(yán)格按配方配料外，還必須嚴(yán)格控制爐溫、送風(fēng)、冶煉時(shí)間等運(yùn)行規(guī)程。為了做到這些，必須對機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)它偏離規(guī)定要求，或有偏離規(guī)定要求的傾向時(shí)，控制它，使它按規(guī)定的要求運(yùn)行。計(jì)算機(jī)的發(fā)展首先取決于大規(guī)模集成電路制作的進(jìn)步。在一塊芯片上能集成多少個(gè)元件取決于光刻工藝能制作出多精

2、細(xì)的圖案，而這依賴于光刻的精確重復(fù)定位，依賴于定位系統(tǒng)的精密測量與控制。航天發(fā)射與飛行，都需要靠精密測量與控制保證它們軌道的準(zhǔn)確性。一部現(xiàn)代的汽車往往裝有幾十個(gè)不同傳感器，對點(diǎn)火時(shí)間、燃油噴射、空氣燃料比、防滑、防碰撞等進(jìn)行控制。微波爐、照相機(jī)、復(fù)印機(jī)等中也都裝有不同數(shù)量的傳感器，通過測量與控制使其能圓滿地完成規(guī)定的功能。1-4測控電路在整個(gè)測控系統(tǒng)中起著什么樣的作用？傳感器的輸出信號(hào)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(hào)，按照測量與控制功能的要求，進(jìn)行所需演算、處理與變換，輸出能控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)

3、動(dòng)作的信號(hào)。在整個(gè)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(zhuǎn)換、便于傳輸、便于適應(yīng)各種使用要求的特點(diǎn)。測控電路在整個(gè)測控系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用，測控系統(tǒng)、乃至整個(gè)機(jī)器和生產(chǎn)系統(tǒng)的性能在很大程度是取決于測控電路。1-5影響測控電路精度的主要因素有哪些，而其中哪幾個(gè)因素又是最基本的，需要特別注意？影響測控電路精度的主要因素有：（1）噪聲與干擾；（2）失調(diào)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(diào)與漂移（含溫漂）是最主要的，需要特別注意。1-7為什么說測控電路是測控系統(tǒng)中最靈活的

4、環(huán)節(jié)，它體現(xiàn)在哪些方面？為了適應(yīng)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(hào)、靈活地進(jìn)行各種變換和對信號(hào)進(jìn)行各種處理與運(yùn)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(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換；（2）直流與交流、電壓與電流信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。幅值、相位、頻率與脈寬信號(hào)等之間的轉(zhuǎn)換；（3）量程的變換；（4）選取所需的信號(hào)的能力，信號(hào)與噪聲的分離，不同頻率信號(hào)的分離等；（5）對信號(hào)進(jìn)行處理與運(yùn)算，如求平均值、差值、峰值、絕對值，求導(dǎo)數(shù)、積分等、非線性環(huán)節(jié)的線性化處理、邏輯判斷等。1-9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

5、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(huì)有擾動(dòng)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(dòng)進(jìn)行測量，通過測量電路在設(shè)定上引入一定修正，可在一定程度上減小擾動(dòng)的影響，但是這種控制方式同樣不能達(dá)到很高的精度。一是對擾動(dòng)的測量誤差影響控制精度。二是擾動(dòng)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。閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成見圖X1-3。它的主要特點(diǎn)是用傳感器直接測量輸出量，將它反饋到輸入端與設(shè)定值相比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)它們之間有差異時(shí)，進(jìn)行調(diào)節(jié)。這里系統(tǒng)和擾動(dòng)的傳遞函數(shù)對輸出基本

6、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(hào)與設(shè)定信號(hào)之差不直接送到放大電路，而先經(jīng)過一個(gè)校正電路。這主要考慮從發(fā)現(xiàn)輸出量變化到執(zhí)行控制需要一段時(shí)間，為了提高響應(yīng)速度常引入微分環(huán)節(jié)。另外，當(dāng)輸出量在擾動(dòng)影響下作周期變化時(shí)，由于控制作用的滯后，可能產(chǎn)生振蕩。為了防止振蕩，需要引入適當(dāng)?shù)姆e分環(huán)節(jié)。在實(shí)際電路中，往往比較電路的輸出先經(jīng)放大再送入校正電路，然后再次放大。圖X1-3為原理性構(gòu)成?？刂齐娐吩O(shè)定電路比較電路校正電路轉(zhuǎn)換電路給定機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象輸出傳感器擾動(dòng)圖X1-3閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組

7、成2-2什么是高共模抑制比放大電路？應(yīng)用何種場合？有抑制傳感器輸出共模電壓（包括干擾電壓）的放大電路稱為高共模抑制比放大電路。應(yīng)用于要求共模抑制比大于100dB的場合，例如人體心電測量。2-3圖2-13b所示電路，N1、N2為理想運(yùn)算放大器，R4=R2=R1=R3=R，試求其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。由圖2-13b和題設(shè)可得u01=ui1(1+R2/R1)=2ui1,u0=ui2(1+R4/R3)–2ui1R4/R3=2ui2–2ui1=2(ui2-ui1)，所以其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Kf=2。2-6何謂電橋放大電路？應(yīng)用于何種場合？由傳感器電橋

8、和運(yùn)算放大器組成的放大電路或由傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。應(yīng)用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)，并用運(yùn)算放大器作進(jìn)一步放大，或由傳感器和運(yùn)