測控電路課后習題.

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1、WORD格式整理習題參考答案（時間倉促，難免有誤，請指正，謝謝?。?-3試從你熟悉的幾個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，機床的刀架與主軸必須精確地按所要求的軌跡作相對運動。為了煉出所需規(guī)格的鋼材，除了嚴格按配方配料外，還必須嚴格控制爐溫、送風、冶煉時間等運行規(guī)程。為了做到這些，必須對機器的運行狀態(tài)進行精確檢測，當發(fā)現(xiàn)它偏離規(guī)定要求，或有偏離規(guī)定要求的傾向時，控制它，使它按規(guī)定的要求運行。計算機的發(fā)展首先取決于大規(guī)模集成電路制作的進步。在一塊芯片上能集成多少個元件取決于光刻工藝能制作出多精細的圖案，而這依賴于光刻的精確重復定位，

2、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確性。一部現(xiàn)代的汽車往往裝有幾十個不同傳感器，對點火時間、燃油噴射、空氣燃料比、防滑、防碰撞等進行控制。微波爐、照相機、復印機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(gòu)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(zhuǎn)換、便于傳輸、便于適應(yīng)各

3、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(guān)鍵的作用，測控系統(tǒng)、乃至整個機器和生產(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、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

4、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、電壓與電流信號之間的轉(zhuǎn)換。幅值、相位、頻率與脈寬信號等之間的轉(zhuǎn)換；（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。專業(yè)知識分享WORD格式整理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(shè)

5、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。閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成見圖X1-3。它的主要特點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，當發(fā)現(xiàn)它們之間有差異時，進行調(diào)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(shè)定信號之差不直接送到放大電路，而先經(jīng)過一個校正電路。這主要考慮從發(fā)現(xiàn)輸出量變化到執(zhí)行控制需要一段時間，為了提高響應(yīng)速度常引入微分環(huán)節(jié)。另外，當輸

6、出量在擾動影響下作周期變化時，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?shù)姆e分環(huán)節(jié)。在實際電路中，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)換電路給定機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)被控對象輸出傳感器擾動圖X1-3閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成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為理想運算放大器，R4=R2=R1=R3=R，試求其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)

7、。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？由傳感器電橋和運算放大器組成的放大電路或由傳感器和運算放大器構(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