一、信號的形式
1.模擬信號
目前現(xiàn)場的工業(yè)參數(shù)絕大多數(shù)是經(jīng)過檢測元件或變送器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號。模擬信號主要有電壓和電流(一般為直流電壓和直流電流)兩種形式,而電流只需通過轉(zhuǎn)換電阻即可變?yōu)殡妷盒盘?,這通常是檢測與控制系統(tǒng)輸入端的情況。電壓信號則需要經(jīng)過一個電壓電流轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流信號,這通常是在檢測與控制系統(tǒng)輸出瑞需要進行這種轉(zhuǎn)換。在進行電流電壓轉(zhuǎn)換時,轉(zhuǎn)換電壓v=ir不宜過大或過小,過大則會影響信號源的恒流特性,過小則不利于保證信號精度。該電壓在滿足后面電路所要求的信號范圍的前提下,盡量選用標準信號的數(shù)值,如 ddz-ⅱ型的0-2vdc,ddz一ⅲ型的 l-5vdc。
2.開關(guān)量或脈沖頻率信號
開關(guān)量或脈沖頻率信號時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的另一種信號形式,其來源有以下幾個:①可用0/1邏輯表示的狀態(tài),如按鍵的閉合/斷開,設(shè)備的運行/停止等;②模擬信號經(jīng)v/f轉(zhuǎn)換的結(jié)果;③某些傳感器或變送器的輸出,如流量變送器可以把流量信號以脈沖頻率形式輸出。
二、模擬信號的幅值,精度與分辨率
2.1 信號的幅值
按照信號的幅值可以分為大信號(伏級)、小信號(毫伏級)、弱信號(微伏級)
2.2 精度與分辨率
注意不要把精度和分辨率混同起來。通常精度低于分辨率。工業(yè)常用儀表精度為0.1級0.2級、0.5級、l.0級、1.5級,其對應(yīng)的相對誤差是該值加百分號。對儀表或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度指標不宜要求過高,否則對于小信號實現(xiàn)起來就比較困難。例如5mv量程的信號,如要求0.1%的精度,則其絕對誤差應(yīng)在5μv以內(nèi)。整個系統(tǒng)的精度既與傳感器或變送器有關(guān),又和其后面的數(shù)據(jù)采集裝置有關(guān),整個系統(tǒng)的精度絕不能比它們之中的任何一部分的精度高。
分辨率通常用二進制位數(shù)或十進制位數(shù)表示。例如人們說的8位~16位是指二進制而言,實際分辨值為2n ,n為位數(shù);又如人們說的位、位、位,是指十進制而言,實際分辨值為。一些人把儀表或裝置上顯示數(shù)值的位數(shù)簡單地稱做分辨率,實際上是不正確的。
三、信號的傳輸
1. 模擬信號的傳輸
電壓和電流傳輸關(guān)系分別由(3-11)式和(3-12)式表示
(3-11)
(3-12)
2. 數(shù)字信號的傳輸
1)電平匹配
電平匹配問題突出表現(xiàn)在ttl和cmos電路的連接上。根據(jù)供電電源可以分為兩種情況;ttl和cmos共用單5vdc電源;cmos不用5vdc電源。
2)驅(qū)動能力
在器件之間連接時,既要有電平要求,又要有驅(qū)動能力要求。電平要求就是前面電路輸出電平范圍滿足后面電路輸入電平范圍的要求。驅(qū)動能力要求,就是前面電路輸出電流能力大于后面電路所需的輸入電流(雙向電流)。
3)傳輸線
傳輸線的分布電容將使數(shù)字信號失真,見圖3.12。降低信號頻率(波特率)和減小電容(增加兩線間距、減小引線距離)可以減小信號的失真,有利于信號傳輸。另外和模擬信號的傳輸相同,電流信號要比電壓信號的抗干擾能力強。因此人們用20ma電流環(huán)遠距離傳輸數(shù)字信號。