現(xiàn)代測控系統(tǒng)集成設(shè)計實驗報告-熱電阻型測溫系統(tǒng)的集成設(shè)計與實現(xiàn)--與Pt100熱電阻傳感器配用.doc

現(xiàn)代測控系統(tǒng)集成設(shè)計實驗報告熱電阻型測溫系統(tǒng)的集成設(shè)計與實現(xiàn)與Pt100熱電阻傳感器配用目錄實驗總體要求.2理論準(zhǔn)備.4練習(xí)一Pt100熱電阻的初步認(rèn)知與檢驗.12練習(xí)二調(diào)理電路的建立.12練習(xí)三虛擬儀器基本技術(shù)的訓(xùn)練.15練習(xí)四測溫儀硬件（調(diào)理電路、數(shù)采卡、計算機(jī)）與軟件模塊集成設(shè)計與檢驗.20練習(xí)五測溫系統(tǒng)硬件（Pt100熱電阻測溫儀）與軟件模塊集成設(shè)計與檢驗24練習(xí)六一階系統(tǒng)頻帶擴(kuò)展用校正環(huán)節(jié)軟件模塊設(shè)計.31-1-實驗總體要求設(shè)計熱電阻型測溫系統(tǒng)(包括2部分：Pt100熱電阻和測溫儀)1設(shè)計測溫儀：要求：與Pt100熱電阻配用（用電阻箱模擬熱電阻的輸出值）；測溫儀的測溫范圍不小于0200，有效分辨力為0.2具有虛擬面板，其功能如下：輸出顯示類控件主顯參量：被測溫度值，最低有效位數(shù)為0.1副顯參量：熱電阻的電阻值、熱電阻兩端的電壓值輸入控制類控件按鈕控件：信號采集停止2組建測溫系統(tǒng)：要求：硬件設(shè)計：連接Pt100熱電阻和測溫儀構(gòu)成測溫系統(tǒng)軟件設(shè)計：計算該測溫系統(tǒng)的時間常數(shù)值具有虛擬面板，其功能如下：（在測溫儀面板的基礎(chǔ)上）輸出顯示類控件測溫系統(tǒng)的時間常數(shù)值；波形顯示該測溫系統(tǒng)（一階系統(tǒng)）的階躍響應(yīng)曲線。PC顯示Pt100熱電阻調(diào)理電路Lab-PCI-6024E數(shù)據(jù)采集卡測溫儀與Pt100熱電阻配用Pt100熱電阻測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖-1-輸入控制類控件按鈕控件：按下此鍵，儀器開始對Pt100熱電阻傳感器RT兩端信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)字控件1：采樣間隔設(shè)置數(shù)字控件2：“初始點數(shù)”，觀察采樣波形，輸入波形正常后（即去掉畸形采樣點）的起始點序數(shù)-1-理論準(zhǔn)備1.預(yù)習(xí)問題（1）根據(jù)Pt100熱電阻傳感器的分度表，計算Pt100熱電阻傳感器的靈敏度S熱答：3/3.910/RRSCT熱（2）用Pt100熱電阻傳感器組成測溫系統(tǒng)，A/D為12位，輸入電壓范圍5V，試求：1)寫出由各環(huán)節(jié)靈敏度表達(dá)式組成的K的表達(dá)式熱電阻的靈敏度S熱=/RRT；A/D轉(zhuǎn)換器的量化值Q=12100.00244V2，靈敏度SA/D=1DVQ；放大器的靈敏度K=VIR；全系統(tǒng)的總靈敏度S總=DT；由各環(huán)節(jié)靈敏度表達(dá)的放大倍數(shù)的表達(dá)式K=/ADSSS總熱；計算測溫系統(tǒng)分辨力為1時，需加的最小放大倍數(shù)K，此時D=1，T=1答：假設(shè)衡流源電流為3mA，則1210/22.090.0030.39VKIR2)若放大倍數(shù)為1，該測溫系統(tǒng)的測溫范圍是多少？答：由0,VKVIRIARTIR，設(shè)電流為3mA可得330543293103.8510100VTCIAR。(3)鉑熱電阻傳感器特性為：0(1)tRRAt其中-3A=3.8510/C，t為被測溫度（）,R0=100（t=0），3mA恒流源調(diào)理電路如右圖所示。數(shù)采卡的A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)為12位，輸入電壓范圍-5+5V。試求：-1-1）A/D轉(zhuǎn)換器的量化值；答：12100.00244(V)2Q2）若不加放大器該測溫系統(tǒng)能否達(dá)到測溫范圍不小于0200，有效分辨力為0.1的要求。答：對于分辨力為0.1時，300.0031003.85100.10.0001155VTUIRAt，達(dá)不到A/D的量化值。對于測溫范圍0200，因為是單恒流源供電，所以在0時RT就為100，UT=0.3V，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，必須在測溫軟件中加入去除0.3V零點漂移電壓的處理部分，否則達(dá)不到測溫系統(tǒng)下限0。200時的UT=0.531V。3）與雙恒流源供電相比，該測溫系統(tǒng)的單恒流源供電會出現(xiàn)什么問題？答：單恒流源只利用了A/D轉(zhuǎn)換器的一部分，如2)中所述在0時RT就為100，UT=0.3V，相當(dāng)于抬高了測量電壓。而雙恒流源則可以去除這部分電壓的影響，使A/D得到充分利用。（4）寫出對系統(tǒng)進(jìn)行頻率補(bǔ)償時采用的模擬濾波器H(s)的等效數(shù)字濾波器（后向差分法）的離散時間序列的表達(dá)式。答：令11(1)szT1111(1)(1)()1()()()1szszTTYzsHzHsUzs整理得：111()()1()cTzYzHzAbTzUz，1c，bAc經(jīng)過等式交叉相乘并求z反變換得差分方程如下()()(1)(1)AykpukAukykq式中，1(1)pbT；2bbAf；1(1)qcT；12ccfc