建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)章

建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)章第1頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2概述電子顯示儀表中又分為模擬式、數(shù)字式和智能式三大類

模擬式顯示儀表是以指針或記錄筆的偏轉(zhuǎn)角或位移量來顯示被測(cè)變量連續(xù)變化的儀表，分為直接變換式和平衡式兩種數(shù)字式顯示儀表是直接以數(shù)字形式顯示被測(cè)變量，其測(cè)量速度快，測(cè)量精度高，讀數(shù)直觀，工作可靠

第2頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三311.1顯示儀表的構(gòu)成及基本原理

11.1.1模擬式顯示儀表（一）直接變換式儀表的組成與特點(diǎn)1、直接變換式儀表的組成 由檢測(cè)元件或傳感器與直接變換式儀表組成的檢測(cè)系統(tǒng)如圖所示第3頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三42．直接變換式儀表的特點(diǎn)

（1）直接變換式儀表較難獲得線性刻度（2）盡量設(shè)法減少每個(gè)環(huán)節(jié)的誤差并減少環(huán)節(jié)的數(shù)目（3）信息的轉(zhuǎn)換效率低，但該儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、重量輕、尺寸小、價(jià)格便宜，故目前仍有一定應(yīng)用，動(dòng)圈式儀表屬于直接變換式第4頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三5（二）平衡式顯示儀表的組成及特點(diǎn)

1、平衡式顯示儀表的組成 平衡式儀表由閉環(huán)結(jié)構(gòu)的平衡式測(cè)量線路構(gòu)成的儀表，例如自動(dòng)平衡式電子電位差計(jì)即為閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示

第5頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三62．平衡式顯示儀表的特點(diǎn)

（1）平衡式顯示儀表線性度好、測(cè)量精度高（2）平衡式顯示儀表反應(yīng)速度快（3）平衡式顯示儀表較直接變換式儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高

第6頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三7（三）顯示儀表的基本技術(shù)性能

1．儀表的基本誤差 儀表的基本誤差是指在規(guī)定的技術(shù)條件下，儀表全量程指示值中的最大引用相對(duì)誤差，即

第7頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三82．儀表的精度等級(jí)

根據(jù)儀表設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量，規(guī)定其基本誤差不得超過某一允許值，這個(gè)規(guī)定的允許值稱為儀表的允許誤差 儀表允許誤差的大小表明了保證該儀表的示值所能達(dá)到的精確程度。因此，一般儀表的精度等級(jí)就是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分的

第8頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三93．儀表的變差

在規(guī)定的條件下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量進(jìn)行正、反行程的測(cè)量，對(duì)某一測(cè)量點(diǎn)所得到的正、反行程兩次示值之差稱為該測(cè)量點(diǎn)上的示值變差

第9頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三104．儀表的靈敏度

儀表輸出信號(hào)的變化量△l（儀表刻度）和引起這個(gè)輸出變化量的被測(cè)量變化量△x的比值，稱為儀表的靈敏度

儀表的靈敏度是表示儀表對(duì)被測(cè)量值反應(yīng)能力的指標(biāo)

第10頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三115．儀表的分辨力

儀表響應(yīng)輸入量微小變化的能力稱為儀表的分辨力，常用分辨率或靈敏限來表示。分辨力是指能引起儀表指示器發(fā)生可見變化的被測(cè)量的最小變化量

儀表的分辨力與儀表的靈敏度都與儀表的量程有關(guān)第11頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1211.1.2數(shù)字式顯示儀表

（一）數(shù)字式顯示儀表的構(gòu)成 數(shù)字式顯示儀表的構(gòu)成如圖所示

第12頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三13（二）數(shù)字式顯示儀表的技術(shù)指標(biāo)

1．分辨率

儀表在最小量程時(shí)，最末一位數(shù)字跳變一個(gè)字所代表的量值。它反映了儀表的靈敏度

第13頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三142．精確度

在模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量的過程中，至少要產(chǎn)生土1個(gè)量化單位的誤差，因此，數(shù)字儀表的誤差由模擬誤差和數(shù)字誤差兩部分構(gòu)成。

數(shù)字儀表精確度的表示方法有兩種：

將第二種方法寫成相對(duì)誤差的形式，則有

第二種方法用得較多，見例題第14頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三153．輸入阻抗

它是指儀表在工作狀態(tài)下，儀表兩個(gè)輸入端子之間所呈現(xiàn)的等效阻抗

第15頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三164．干擾抑制比

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在很強(qiáng)的電磁場(chǎng)及各種高頻干擾，因此，對(duì)數(shù)字抗干擾性有一定的要求，通常用干擾抑制比來表示

串模干擾：疊加在測(cè)量信號(hào)上 共模干擾：不同的地電位造成的電位差第16頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.1.3智能式顯示儀表模擬——數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換部分與數(shù)字式儀表相同轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入微處理器中，進(jìn)行處理后再顯示智能式顯示儀表按使用性質(zhì)不同可分為專用型儀表和通用型儀表通用型儀表可以接受所有的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)和部分非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的輸入可以將輸入信號(hào)進(jìn)行輸出，輸出信號(hào)可以是模擬信號(hào)輸出，也可以是以通訊方式的數(shù)字信號(hào)輸出17第17頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1.智能式顯示儀表的構(gòu)成18第18頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2.智能式顯示儀表的技術(shù)指標(biāo)與特點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)智能式顯示儀表的技術(shù)指標(biāo)與數(shù)字儀表基本相同在測(cè)量誤差功能上它增加了零點(diǎn)、滿度誤差軟件修正和數(shù)據(jù)線性化處理的功能經(jīng)過軟件處理后智能式顯示儀表的測(cè)量精度要比數(shù)字儀表更高19第19頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三主要特點(diǎn)是：具有常規(guī)儀表相同的功能；具有豐富的數(shù)據(jù)處理功能；可以方便的與各種輸入信號(hào)連接；具有可編程功能；可以存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，并能方便的輸出；具有數(shù)據(jù)通訊功能；與上位機(jī)配合可以構(gòu)成分布式采集系統(tǒng)。發(fā)展極為迅速，目前正在朝著高精度、多功能、高可靠性、小型化、模塊化、智能化的方向發(fā)展20第20頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2111.2模擬式顯示儀表

11.2.1動(dòng)圈式顯示儀表 動(dòng)圈儀表是一種發(fā)展較早的模擬式顯示儀表，目前還有應(yīng)用，它可以對(duì)直流毫伏信號(hào)進(jìn)行顯示，也可以對(duì)非電勢(shì)信號(hào)但能轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)的參量進(jìn)行顯示

1．動(dòng)圈式顯示儀表的特點(diǎn)

該儀表可以作參數(shù)指示顯示，如XCZ型；也可作參數(shù)指示顯示和控制，如XCT型 它可與熱電偶、熱電阻等測(cè)溫元件配合，作為溫度顯示、調(diào)節(jié)使用；也可與其他變送器配合，測(cè)量、控制其他參數(shù)

第21頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三222．動(dòng)圈儀表的組成及測(cè)量線路

動(dòng)圈式儀表的組成如圖所示，它是由測(cè)量線路和測(cè)量機(jī)構(gòu)兩部分組成

第22頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三233．動(dòng)圈式儀表型號(hào)

工業(yè)儀表型號(hào)由三節(jié)組成： 第一節(jié)以大寫字母表示，一般不超過三位 第二節(jié)以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，一般不超過三位，尾注以大寫漢語拼音字母一位表示，普通型不加尾注 第三節(jié)以一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示統(tǒng)一設(shè)計(jì)的序號(hào)，第一次統(tǒng)一設(shè)計(jì)不加第三節(jié) 詳見表11-1所示

第23頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三24表11-1動(dòng)圈式儀表型號(hào)

第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)ABC—123D—1 型號(hào)示例：XCZ-101,動(dòng)圈式顯示儀表，配接熱電偶

第24頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三25（1）熱電偶冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度按0℃刻度冷端溫度補(bǔ)償按20℃設(shè)計(jì)按熱電偶的分度號(hào)設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路儀表的機(jī)械零點(diǎn)必須調(diào)在20℃

接入測(cè)量系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意正負(fù)極性

第25頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三26熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電路原理圖第26頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三27（2）熱電阻溫度測(cè)量線路輸入信號(hào)是電阻變化值

將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為毫伏信號(hào)

利用不平衡電橋電路完成

克服導(dǎo)線誤差的三線制接法第27頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三28不平衡電橋測(cè)溫電路原理圖第28頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2911.2.2自動(dòng)平衡式顯示儀表

自動(dòng)平衡式顯示儀表是一種用途廣泛的自動(dòng)顯示記錄儀表，它能測(cè)量、顯示記錄各種電信號(hào)（直流電壓、電流或電阻） 配用熱電偶、熱電阻或其他能轉(zhuǎn)換成直流電壓、電流或電阻的傳感器、變送器，就可以連續(xù)指示和記錄過程工業(yè)中的溫度、壓力、流量、物位以及成分等各種參數(shù)，并可附加調(diào)節(jié)器、報(bào)警器和積算器等，實(shí)現(xiàn)多種功能 具有較高的精度、靈敏度和信息能量傳遞效率，性能穩(wěn)定、可靠，線性好，響應(yīng)速度快第29頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三30（1）手動(dòng)電位差計(jì)原理圖

1、調(diào)電流，IG=0Es=I*Rk;I=Es/Rad2、測(cè)電壓，IG=0Ex=I*Rab第30頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三31（2）自動(dòng)電位差計(jì)原理圖第31頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三3211.3數(shù)字式顯示儀表

數(shù)字顯示儀表中模數(shù)轉(zhuǎn)換（A／D）、非線性補(bǔ)償和標(biāo)度變換是組成數(shù)字式儀表的三要素

數(shù)字式儀表原理圖第32頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三3311.3.1模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換（A／D）

在數(shù)字式顯示儀表中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示，需要把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，就必須用一定的量化單位使連續(xù)量的采樣值整量化，量化單位越小，整量化的誤差也越小，數(shù)字量也就越接近于連續(xù)量本身的值

將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量統(tǒng)稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換。實(shí)際應(yīng)用中所指的模——數(shù)轉(zhuǎn)換多為直流（緩變）電壓到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。

A／D轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)編碼器

第33頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三341．直接比較型A／D轉(zhuǎn)換

直接比較型A／D轉(zhuǎn)換的原理是基于電位差計(jì)的電壓比較原理。即用一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的可調(diào)參考電壓UR與被測(cè)電壓Ux進(jìn)行比較，當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí)，參考電壓的大小就等于被測(cè)電壓通過不斷比較、不斷鑒別，并在比較鑒別的同時(shí)就將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，實(shí)現(xiàn)了A／D轉(zhuǎn)換。其原理如上圖所示下面對(duì)典型的逐次逼近反饋編碼型?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器加以討論第34頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三35逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換是最典型的直接比較型。它的工作過程是用標(biāo)準(zhǔn)電壓與被測(cè)電壓從高位到低位逐次進(jìn)行比較，采用大者棄、小者留的原則，不斷逼近、逐漸積累，即將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。為了具體了解這種轉(zhuǎn)換原理舉例說明，將模擬電壓624mV按8、4、2、l碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出（分辨力lmV）標(biāo)準(zhǔn)電壓共有三組，具有以下等級(jí)： ①800mV、400mV、200mV、100mV ②80mV、40mV、20mV、10mV ③8mV、4mV、2mV、lmV第35頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三36逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)電壓按高到低的順序與被測(cè)電壓642mV進(jìn)行比較，從最高位開始，直至最低位比較結(jié)束，逐步實(shí)現(xiàn)模一數(shù)轉(zhuǎn)換。比較過程和結(jié)果同時(shí)用波形圖示出，如圖11-11所示。比較過程如下：第一步，用第一組的最大值800mV與642mV進(jìn)行比較，800mV＞642mV，此值棄去，記作“0”（標(biāo)在示意圖橫坐標(biāo)下方）第二步，用400mV與642mV比較，400mV＜642mV，此值留下，記作“1”第36頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三37逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換第三步，用（200＋400）mV與642mV比較，（200＋400）mV＜642mV，將（400＋200）mV值留下，記作“1”第四步，用（100＋200＋400）mV與642mV比較，（100＋200＋400）mV＞642mV，此值棄去，記作“0”百位比較完后，得到的是600mV第37頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換如此下去，直至第十二步，將最小電壓值lmV用完得到三位二進(jìn)制數(shù)碼（0110；0100；0010）即642這個(gè)數(shù)碼就是經(jīng)比較后的轉(zhuǎn)換結(jié)果，為模擬電壓642mV的8、4、2、1碼形式的數(shù)字輸出38第38頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三39逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換編碼過程

①800mV、400mV、600mV、700mV②80mV、40mV、60mV、50mV③8mV、4mV、2mV、3mV電壓比較過程：第39頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三40要實(shí)現(xiàn)以上轉(zhuǎn)換，必須具備以下條件：

①要有一套相鄰關(guān)系為二進(jìn)制的標(biāo)準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生這套電壓的網(wǎng)絡(luò)稱為解碼網(wǎng)絡(luò)②要有一個(gè)比較鑒別器，通過它將被測(cè)電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并鑒別出大小，以決定是“棄”還是“留”

③要有一個(gè)數(shù)碼寄存器，每次的比較結(jié)果“1”或是“0”由它保存下來④要有一套控制線路，來完成下列兩個(gè)任務(wù)：比較是由高位開始，由高位到低位逐位比較；根據(jù)每次的比較結(jié)果，使相應(yīng)位數(shù)碼寄存器記“1”或記“0”，并由此決定是否保留這位“解碼網(wǎng)絡(luò)”來的電壓，“1”留“0”棄第40頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三4111.3.2非線性補(bǔ)償

非線性補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏?，一類是用硬件的方式?shí)現(xiàn)；一類是以軟件的方式實(shí)現(xiàn)（常用在智能儀表中）。硬件非線性補(bǔ)償，可放在A／D轉(zhuǎn)換之前的稱為模擬式線性化；放在A／D轉(zhuǎn)換之后的稱為數(shù)字線性化；在A／D轉(zhuǎn)換中進(jìn)行非線性補(bǔ)償?shù)姆Q為非線性A／D轉(zhuǎn)換。模擬式線性化精度較低，但調(diào)整方便，成本低；數(shù)字線性化精度高；非線性A／D轉(zhuǎn)換則介于上面兩者之間，補(bǔ)償精度可達(dá)0.l％～0.3％，價(jià)格適中

第41頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三421．模擬式線性化

（1）串聯(lián)方式接入 由于檢測(cè)元件或傳感器的非線性，當(dāng)被測(cè)變量X被轉(zhuǎn)換成電壓量U1時(shí)，它們之間為非線性關(guān)系，而放大器一般具有線性特性，經(jīng)放大后的U2與X之間仍為非線性關(guān)系，因此應(yīng)加入線性化器。利用線性化器的非線性靜特性來補(bǔ)償檢測(cè)元件或傳感器的非線性，使A/D轉(zhuǎn)換之前的UO與X之間具有線性關(guān)系

第42頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三43（2）反饋式接入

所謂反饋式線性化就是利用反饋補(bǔ)償原理，引入非線性的負(fù)反饋環(huán)節(jié)，用負(fù)反饋環(huán)節(jié)本身的非線性特性來補(bǔ)償檢測(cè)元件或傳感器的非線性，使UO和X之間的關(guān)系具有線性特性

第43頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三442．?dāng)?shù)字線性化 數(shù)字線性化是在模——數(shù)轉(zhuǎn)換之后的計(jì)數(shù)過程中，進(jìn)行系數(shù)運(yùn)算而實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償?shù)囊环N方法?；驹瓌t仍然是“以折代曲”。將不同斜率的斜線段乘以不同的系數(shù)，就可以使非線性的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為有著同一斜率的線性輸出，達(dá)到線性化的目的

第44頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三3.A／D轉(zhuǎn)換線性化

通過A／D轉(zhuǎn)換直接進(jìn)行線性化處理例如，利用A／D轉(zhuǎn)換后的不同輸出，經(jīng)過邏輯處理后發(fā)出不同的控制信號(hào)，反饋到A／D轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中去改變A／D轉(zhuǎn)換的比例系數(shù)，使A／D轉(zhuǎn)換最后輸出的數(shù)字量N與被測(cè)E量X成線性關(guān)系45第45頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.3.3信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化及標(biāo)度變換將檢測(cè)元件或傳感器送來信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化或標(biāo)度變換，是數(shù)字顯示儀表設(shè)計(jì)中必須解決的基本問題46第46頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1、信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化的輸出信號(hào)可以是電流、電壓或其他形式的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化的電流信號(hào)有兩種，一種是將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA、DC；另一種是將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～10mA、DC標(biāo)準(zhǔn)化的電壓信號(hào)目前國(guó)內(nèi)采用的統(tǒng)一直流電壓傳輸信號(hào)有以下幾種：0～10mV、0～30mV、0～40.95mV、0～50mV、0～5V、1～5V等47第47頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2、標(biāo)度變換對(duì)于過程參數(shù)測(cè)量用的數(shù)字儀表的顯示，要求用被測(cè)變量的形式顯示，例如：溫度、壓力、流量、物位等是一個(gè)量綱還原問題48第48頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.3.4數(shù)字式儀表的規(guī)格與型號(hào)數(shù)字式儀表的型號(hào)基本沿襲了動(dòng)圈式儀表的編號(hào)方法，見教材49第49頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4智能式顯示儀表將檢測(cè)元件、變送器或傳感器送來的電流或電壓信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大后，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)然后將數(shù)字量信號(hào)經(jīng)過智能式儀表內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線，傳送給儀表內(nèi)部的微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理最后再進(jìn)行顯示和遠(yuǎn)傳50第50頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.1智能式儀表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微處理器化儀表的核心部分使用微處理器總線結(jié)構(gòu)儀表內(nèi)部以微處理器為核心的芯片都是以總線方式相連接的標(biāo)準(zhǔn)化接口并行總線接口RS232、RS485接口51第51頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三靈活的面板結(jié)構(gòu)儀表使用功能鍵完成人機(jī)接口的簡(jiǎn)單操作功能使用LED、LCD顯示功能操作指令、測(cè)量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)曲線等所有的面板操作與顯示均由微處理器控制與管理52第52頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.2數(shù)字濾波技術(shù)測(cè)量信號(hào)在傳輸過程中混入了各種隨機(jī)干擾信號(hào)，在A/D轉(zhuǎn)換之前可以采用硬件電路進(jìn)行濾波但是硬件濾波電路只能濾掉部分干擾信號(hào)，為了提高數(shù)據(jù)測(cè)量的精度在儀表內(nèi)部還要使用軟件濾波技術(shù)53第53頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1、算術(shù)平均值法對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，連續(xù)采樣N次，然后取其平均值對(duì)周期性波動(dòng)信號(hào)具有良好的平滑作用，其平滑程度取決于N的數(shù)值。N值取得太小，濾波效果不明顯。N值取得太大，測(cè)量的實(shí)時(shí)性差算術(shù)平均值法是常用的、最簡(jiǎn)單的方法，但是如果在測(cè)量信號(hào)中混入了較大的脈沖干擾，則會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來很大的誤差54第54頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2、中位值法對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，連續(xù)采樣3次。將測(cè)量數(shù)據(jù)排隊(duì)，取其中間值作為測(cè)量值可以有效地消除脈沖干擾信號(hào)。但是如果3次測(cè)量中，其中有2次采樣的數(shù)據(jù)含有脈沖干擾信號(hào)，而且又都是同一方向的干擾，則濾波失效因此中位值法濾波的應(yīng)用需要進(jìn)一步完善55第55頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三3、綜合濾波法結(jié)合上述的算術(shù)平均值法和中位值法濾波的特點(diǎn)，構(gòu)成綜合濾波法濾波過程是對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，連續(xù)采樣N次，將測(cè)量數(shù)據(jù)按數(shù)值大小順序排隊(duì)排隊(duì)后將兩端的數(shù)據(jù)各去除m個(gè)數(shù)據(jù)，剩下的數(shù)據(jù)再取其平均值吸收了均值濾波和中值濾波的優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。采用此種方法N值不能取得太小，通常N值取7～15次。m取值1～3次56第56頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.3標(biāo)度變換經(jīng)過傳感器、變送器和A/D轉(zhuǎn)換后的測(cè)量信號(hào)，已經(jīng)完全丟失了測(cè)量數(shù)據(jù)的量綱要想顯示它的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的量綱，需要進(jìn)行標(biāo)度變換信號(hào)傳遞過程的變化和最后的量綱轉(zhuǎn)換過程與數(shù)字儀表相同57第57頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1、線性信號(hào)的標(biāo)度變換智能儀表的標(biāo)度變換，就是將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息復(fù)原成傳感器測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)針對(duì)線性信號(hào)可有如下的轉(zhuǎn)換關(guān)系58第58頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2、非線性信號(hào)的標(biāo)度變換測(cè)量信號(hào)與傳輸信號(hào)之間的關(guān)系有時(shí)是非線性關(guān)系，可以采用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法解決以流量測(cè)量為例，采用差壓流量計(jì)測(cè)量，不考慮其液體密度的修正，流量與測(cè)量壓差的關(guān)系59第59頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.4非線性補(bǔ)償技術(shù)在信號(hào)變送、傳輸、轉(zhuǎn)換過程中，即使是線性傳感器也會(huì)發(fā)生非線性的變化尤其是在高精度測(cè)量時(shí)，非線性變化的誤差會(huì)直接影響測(cè)量精度目前在線性化處理方法中，最常用的是線性插值法，而且此方法在智能儀表中也很容易實(shí)現(xiàn)60第60頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三1、線性插值原理線性插值的思想就是以直代曲將一個(gè)非線性的關(guān)系曲線，用分成若干的直線段來表示分成的直線段越多，越接近于曲線，線性插值的誤差也就越小61第61頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三2、線性插值分段法目前主要有兩種線性插值分段法一種是等距分段法另一種是變距分段法。等距分段法計(jì)算簡(jiǎn)單、各段的線性化誤差不相等變距分段法根據(jù)非線性化誤差的大小來進(jìn)行分段計(jì)算較為復(fù)雜，但是各段的線性化誤差相等62第62頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.5數(shù)據(jù)處理功能求取測(cè)量值的平均值、方差值、標(biāo)準(zhǔn)差值和均方根值等按線性關(guān)系、對(duì)數(shù)關(guān)系即乘方關(guān)系求取測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的各種比值進(jìn)行各種隨機(jī)量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的分析和處理進(jìn)行曲線擬合和非線性的校正進(jìn)行邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)極值判別和報(bào)警功能等進(jìn)行加、減、乘、除、積分、微分等計(jì)算63第63頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.6自校準(zhǔn)功能自動(dòng)校準(zhǔn)功能是為了消除測(cè)量過程中，智能儀表的使用環(huán)境發(fā)生變化而帶來的測(cè)量誤差這種校準(zhǔn)功能只能減小儀表本身的測(cè)量轉(zhuǎn)換誤差，而消除不了測(cè)量信號(hào)的傳輸誤差64第64頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.4.7其他功能自診斷功能為了提高儀表的可靠性，要經(jīng)常對(duì)儀表的輸入、輸出接口進(jìn)行檢查和診斷定時(shí)功能智能儀表中一般都設(shè)有硬件時(shí)鐘。儀表可以將某些功能設(shè)成定時(shí)方式，定時(shí)進(jìn)行各項(xiàng)工作定時(shí)方式可以有軟件定時(shí)和硬件定時(shí)軟件定時(shí)精度較低；硬件定時(shí)精度高。通訊功能通訊接口主要有RS232、RS485通訊方式主要有有線和無線兩種方式65第65頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50分，星期三11.5傳感器及變送器與顯示儀表的連接測(cè)量元件與變送電路制成一體，通稱為一體化變送器（或一體化傳感器）一體化變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流、脈沖或者數(shù)字信號(hào)，增強(qiáng)了測(cè)量信號(hào)的抗干擾性4～20mA輸出的兩線制一體化變送器應(yīng)用最多數(shù)字信息傳送的一體化變送器也在逐漸的增多，稱為現(xiàn)場(chǎng)總線式變送器以測(cè)量元件直接傳送測(cè)量信號(hào)的目前還有應(yīng)用，但是已經(jīng)在逐漸減少66第66頁，共73頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)50