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圖4-3穩(wěn)壓器的輸出控制

測量熱敏電阻阻值原理如圖4一4所示。Vrefl、Vref2是兩個TL431基準(zhǔn)源,提供兩個不同的基準(zhǔn)電壓，Rx是待測的熱敏電阻的阻值，Rf是己知的反饋電阻。

圖4-4測量電阻原理圖

根據(jù)公式(4—4)可以求出對應(yīng)該阻值的溫度值。通過壓力與頻率和溫度的關(guān)系式，完成溫度對壓力的修正。

4.1.2頻率信號調(diào)理電路

振弦式傳感器是頻率型傳感器，本文采用的是單線圈振弦傳感器該線圈即是

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激振線圈又是拾振線圈，激振和拾振分時進(jìn)行，先激振后拾振。頻率測量主要分為:激振電路和檢測電路兩部分。

⑴激振電路

要使振弦式傳感器輸出頻率信號，首先要通過激振電路對弦進(jìn)行激勵。由主

控ARMLM3S6965的To口發(fā)脈沖，經(jīng)三極管控制電路的導(dǎo)通或截止（脈沖信號為1三極管截止，為0三極管導(dǎo)通）。利用高頻變壓器和倍壓電路升壓，產(chǎn)生高壓脈沖激勵振弦使之振動。當(dāng)激振電壓升至5伏時經(jīng)可控硅觸發(fā)，當(dāng)脈沖信號加至線圈時產(chǎn)生脈動磁場，使振弦振動，被激勵的振弦通過感應(yīng)線圈將振動轉(zhuǎn)換成衰減的正弦信號從傳感器中輸出，其輸出是毫伏級信號，持續(xù)時間一般不超過 1

秒。

⑵頻率檢測電路

檢測電路將該振蕩信號進(jìn)行放大、整形和濾波，得到標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，將該信號送至LM3S6965的T1口啟動片內(nèi)計數(shù)器計數(shù)。計數(shù)采用等精度測量的方法來測取頻率，計數(shù)測頻法的原理如圖 1所示?若某信號通過預(yù)置待測頻信號脈

沖數(shù)目Nx,測出記數(shù)在Nx脈沖數(shù)目下標(biāo)準(zhǔn)頻率fc的脈沖數(shù)目Nc,根據(jù)頻率定義可求出該信號的頻率fx。則

fx

Nc

fc

待測頻率4

標(biāo)準(zhǔn)頻頓——

\

I "憶V !

圖4-4測頻原理示意圖

4.2單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

在測量單元中，單片機(jī)是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理鍵盤、液晶顯示、與上位機(jī)

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的通訊、數(shù)據(jù)的采集和存儲等功能。本文采用TI公司的LM3S6965單片機(jī)，有64KB的bit-bandedSRAM和256KB的Flash存儲器，32個1/0端口，16位定時器。

A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器AT24C08,時鐘芯片PCF8563o其中，PCF8563、AT24C08均為l2C器件，通過l2C總線與單片機(jī)相連，液晶和鍵盤直接與LM3S6965的數(shù)據(jù)線相連。為實現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的通訊，采用異步串行通訊接口 RS—232和

RS—485。

4.2.1I2C總線簡介

I2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡單、雙向二進(jìn)制同步串行總線，它只需要兩根線(串行時鐘線和串行數(shù)據(jù)線)即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。這種結(jié)構(gòu)可使多個具有I2C總線接口的器件并聯(lián)掛接在I2C總線上。對系統(tǒng)的設(shè)計非常有利，可簡化電路，同時可提高儀器設(shè)備的可靠性。本系統(tǒng)中，時鐘芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和大容量數(shù)據(jù)存儲單元都掛接在 l2c總線上。這種總線特征如

下:總線只有兩根線：串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SAD。

每個連接到總線上的器件都可以由軟件以唯一的地址尋址，并建立簡單的主從關(guān)系，主器件即可以作為發(fā)送器，又可以作為接收器。

是一個真正的多主總線，帶有競爭檢測和仲裁電路，可使多個主機(jī)任意同時發(fā)送而不破壞總線上的數(shù)據(jù)。

同步時鐘允許器件通過總線以不同的波特率進(jìn)行通訊。

同步時鐘可以作為停止和重新啟動串行口發(fā)送的握手方式。

連接到同一總線的集成電路只受400PF的最大總線電容的限

I2C總線可以構(gòu)成多主數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，但只帶CPU的器件可以成為主器件。主器件發(fā)送時鐘、啟動位、數(shù)據(jù)工作方式，從器件則接收時鐘及數(shù)據(jù)工作方式。接收或發(fā)送則根據(jù)數(shù)據(jù)的傳送方向決定。12C總線上的數(shù)據(jù)傳送時的啟動和停止條件規(guī)定如下：

(I)啟動條件:在SCL為高電平時，SDA出現(xiàn)一個下降沿則啟動I2C總線

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停止條件:在SCL為高電平時，SDA出現(xiàn)一個上升沿則停止|2C總線。

其余狀態(tài)下，SCL為高電平都對應(yīng)SDA的穩(wěn)定數(shù)據(jù)狀態(tài)。

12C總線中每個器件都有自己唯一確定地址，啟動條件后主機(jī)發(fā)送的第一個字節(jié)就是被讀寫的從器件的地址，其中第8位為方向位方向位，“0”(w)為表示主器件發(fā)送，“1”(R)表示主器件接收，總線上每個器件在啟動條件后都把自己的地址與前7位比較，如相同則器件被選中，產(chǎn)生應(yīng)答，并根據(jù)寫位決定在數(shù)據(jù)傳送中是接收還是發(fā)送。但無論是主發(fā)、主收、還是從發(fā)、從收，都是主器件控制。

4.2.2時鐘電路設(shè)計

PCF8563是威帆電子技術(shù)有限公司推出的一種采用軟件糾錯、抗干擾性強(qiáng)、帶RAM的實時時鐘芯片。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.5—5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數(shù)據(jù)。

SCL是串行時鐘輸入線，與單片機(jī)的P3.3相連，SDA是串行數(shù)據(jù)輸入輸出端口，與單片機(jī)的P3.5相連。在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入PCF8563o同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出PCF8563的數(shù)據(jù)。

4.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換

LM3S6965的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)外設(shè)用于將連續(xù)的模擬電壓轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。 該StellarisADC模塊的轉(zhuǎn)換分辨率為10-位，并支持4個輸入通道，

以及一個內(nèi)部溫度傳感器。ADC模塊含有一個可編程的序列發(fā)生器，它可在無需控制器干涉的情況下對多個模擬輸入源進(jìn)行采樣。每個采樣序列均對完全可配置的輸入源、觸發(fā)事件、中斷的產(chǎn)生和序列優(yōu)先級提供靈活的編程。該 Stellaris

ADC提供下列的特性：(1)4個模擬輸入通道,(2)單端和差分輸入配置,(3)內(nèi)部溫度傳感器(4)500,000次/秒的采樣率。4個可編程的采樣轉(zhuǎn)換序列，入口長度1到8,每個序列均帶有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果FIFO，靈活的觸發(fā)控制，控制器(軟件)，定時

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器，模擬比較器，PWM,GPIO，硬件可對多達(dá)64個采樣值進(jìn)行平均計算，以便提高精度。

4.2.4大容量數(shù)據(jù)單元

元件在工作時，可掛接多個測量單元，每個測量單元又可接 16只傳感器，

因此有大量的數(shù)據(jù)需要存儲在系統(tǒng)的存儲單元中。如果選用普通的RAM和單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲單元，系統(tǒng)一旦掉電或者復(fù)位，存儲的數(shù)據(jù)就會丟失，無法恢復(fù)。

本元件中選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT24C08。它的特點是，單電源供電（電壓為2.7V—3.6V），存儲器有更大的存儲容量，可分為512頁，每一頁有264個字節(jié)，數(shù)據(jù)緩沖器為264字節(jié)的SRAM。具有簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口;采用串行傳輸方式，S0、SI、SCK分別表示串行輸入、串行輸出、串行時鐘的輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。由于采用兩個引腳分別代表數(shù)據(jù)的輸入輸出，比普通的串行輸入輸出速度更快，最大時鐘頻率可達(dá) 13MHz。輸入、輸出電平

與CMOS和TTL電路兼容。由于系統(tǒng)已經(jīng)采用了|2C總線，為了節(jié)約口線，將AT24C08的SPI總線信號使用I2C控制。這種可以實現(xiàn)的理由就是，SPI總線在工作時，S1和S0分時工作的，而且是單向信號。改成|2c總線控制以后，工作時序沒有沖突。

4.3人機(jī)接口設(shè)計

作為一個現(xiàn)場的測控元件，顯示和鍵盤模塊是元件必不可少的部分，顯示和鍵盤構(gòu)成人與底層硬件打交道的界面，即就是人們所說的人機(jī)界面。

4.3.1液晶顯示單元的設(shè)計

本儀器的顯示部分由液晶和指示燈、按鍵組成。指示燈的亮滅分別表示電源、采集和休眠狀態(tài)等。液晶為128*64點陣，可以顯示漢字和數(shù)字，帶有背景光。液晶主要顯示儀器的狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)，配合按鍵可以進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。液晶的主頁面顯示通道號、頻率值、溫度值和當(dāng)前時間。按左右鍵可進(jìn)入二級菜單，進(jìn)行

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設(shè)置和采集，進(jìn)入設(shè)置頁面可以選擇通道和調(diào)整時間。進(jìn)入通道調(diào)整頁面，按上下鍵，可進(jìn)入時間調(diào)整頁面，按左右鍵，可分別進(jìn)入年，月，日，小時，分 ;再

按上下鍵，即可對各時間參數(shù)進(jìn)行單獨調(diào)整；按下確定鍵后，調(diào)整生效并返回主頁面。進(jìn)入采集頁面，由于對當(dāng)前通道長時間的靜態(tài)顯示會縮短液晶的壽命， 為

此設(shè)計了休眠模式，在無按鍵按下一定時間后，液晶停止顯示，進(jìn)入休眠，同時休眠指示燈亮。要退出休眠模式，只需按任意鍵即可。圖 4—5為液晶顯示器與

單片機(jī)接口原理圖。其中，DO—D7是與單片機(jī)接口的數(shù)據(jù)總線；/RD、/WR是讀和寫選通信號，低電平有效；/CE是液晶片選信號，低電平有效;C/D是通道選擇信號，1為指令通道，0為數(shù)據(jù)通道。

4.3.2鍵盤接口設(shè)計

由于按鍵數(shù)量較少，所以按鍵采用獨立式按鍵接口設(shè)計方法，每個按鍵只需占用一根輸入線，這樣電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。與單片機(jī)接口非常簡單，經(jīng)雙向緩沖器74LS245同單片機(jī)的P0口直接相連。在電路中，各按鍵開關(guān)均采用上拉電組，以確保在按鍵斷開時，各I/O口線有確定的高電平。鍵盤工作在定時掃描方式，就是利用單片機(jī)內(nèi)部定時器產(chǎn)生定時中斷， CPU響應(yīng)中斷后對各

鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時轉(zhuǎn)入鍵功能處理程序。

圖4-5液晶顯示器與單片機(jī)接口原理圖

4.4通訊電路設(shè)計

在系統(tǒng)中，作為上位機(jī)的PC機(jī)一般都要通過串口與下位機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)

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和命令信息。本系統(tǒng)利用單片機(jī)本身所提供的串行接口，加上RS一485收發(fā)器MAX485,組成RS一485通訊網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，即由PC機(jī)作為主機(jī)與測量單元組成的從機(jī)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。MAX485內(nèi)部含有一個接收器和發(fā)送器，由于采用的是半雙工工作方式，只需要一根口線作為接收和發(fā)送控制信號，完成接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。 MAX485采用的是差分傳輸方

式，在差分信號線的兩端加入一個1000的匹配電阻以防止信號的雜波干擾。由于PC機(jī)串口的信號是RS—232信號，LM3S6965的輸入輸出信號是TTL電平，所以需要在ATLM3S6965輸出信號和RS—232信號之間加電平轉(zhuǎn)換接口。本系統(tǒng)還配有RS—232通訊接口。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊時，可用便攜機(jī)與測量單元上的RS—232接口直接通訊，將測量數(shù)據(jù)直接采回。 LM3S6965

和PC機(jī)都符合RS—232串行異步通訊標(biāo)準(zhǔn)的接口，按照“零調(diào)制解調(diào)”接口方式，由于PC端RS—232總線邏輯電平采用了+12V表示“0”，—12V表示“1”，因此在與LM3S6965接口電路中，需要進(jìn)性電平轉(zhuǎn)換，本元件采用 RS—232電

平轉(zhuǎn)換芯片MAX232.

4.5電源部分設(shè)計

本儀器專門設(shè)計了電源模塊，可將市電220V經(jīng)變壓器變換為15V再經(jīng)三端穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換成5V。電源入口處串接自恢復(fù)保險絲和一個防止電源反接的二極管對電源起短路保護(hù)。同時還并聯(lián)一個瞬態(tài)二極抑制管對電源起過電壓保護(hù)作用。用LC組成的交流低通濾波器，有效的抑制了高頻干擾。共模線圈可有效抑制電網(wǎng)中共模信號的干擾。為保證系統(tǒng)在無市電的情況下仍能連續(xù)工作 7天，配有

5000mAH的充電電池。當(dāng)有市電的情況下，對鋰電池進(jìn)行充電。一旦系統(tǒng)斷電，蓄電池投入工作，確保系統(tǒng)連續(xù)工作。

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第五章軟件設(shè)計

為了實現(xiàn)元件功能，系統(tǒng)程序設(shè)計采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，這樣設(shè)計出的子程序不但其本身具有模塊特性、單入口、單出口，而且其內(nèi)部也是由若干子模塊組成，易于軟件調(diào)試和維護(hù)。

為了既能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示和鍵盤輸入，又能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的測量和顯示，按照系統(tǒng)的功能要求，完成單片機(jī)系統(tǒng)編寫即下位機(jī)系統(tǒng)軟件。下位機(jī)軟件部分主要是依靠單片機(jī)解決數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)裙δ?，同時還要滿足現(xiàn)場使用的要求，如人機(jī)界面等。

5.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計思想

隨著電力系統(tǒng)自動化程度的迅速提高，對微處理器控制單元的功能要求也越來越多，完成通訊、人機(jī)對話、系統(tǒng)自檢等功能，同時對系統(tǒng)的控制精度和實時性也提出了更高的要求。因此測量單元的功能應(yīng)逐步適應(yīng)這種復(fù)雜化、多功能的應(yīng)用系統(tǒng)的要求，而硬件作用的發(fā)揮程度取決于軟件設(shè)計的合理性。本軟件開發(fā)的基本原則如下:(1)易理解、易維護(hù)性。通常是指軟件系統(tǒng)容易閱讀和理解，容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，容易修改和補(bǔ)充。由于自動化程度的不斷提高，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，設(shè)計者很難在短時間內(nèi)對整個系統(tǒng)理解無誤， 應(yīng)用軟件的設(shè)計和調(diào)試

不可能一次完成，有很多問題是在運行中逐漸暴露出來的，這就需要編制的軟件容易理解和修改。由于微機(jī)的運行速度的提高，無需片面追求所占空間最小化，為便于他人閱讀理解，應(yīng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使得程序流程清晰明了。⑵實時性。實時性是電力系統(tǒng)自動化的普遍要求，即要求系統(tǒng)及時響應(yīng)外部事件的發(fā)生，并及時處理。近年來，由于硬件集成度與運算速度的大幅度提高，再配合響應(yīng)的軟件，實時性容易滿足要求。在軟件的設(shè)計過程中，采用匯編語言比采用高級語言更具有實時性；但編寫大的軟件，匯編語言的工作效率又很難達(dá)到要求，越來越多的技術(shù)人員采用C語言來進(jìn)行軟件的開發(fā)。

可測試性。首先是指比較容易的制定出測試標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)對軟件進(jìn)行測定;其次是指軟件完成后，首先在模擬環(huán)境下運行，經(jīng)靜態(tài)和動態(tài)的仿真運行，證明準(zhǔn)確無誤后才投入運行。

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準(zhǔn)確性。系統(tǒng)在進(jìn)行大量的運算，算法的正確性與精確性對控制結(jié)果有直接的影響，因此在算法的選擇方面要適合要求。

可靠性。可靠性是控制系統(tǒng)軟件最重要的指標(biāo)之一。它要求有兩方面的意義 ：

一是運行參數(shù)環(huán)境發(fā)生變化時，軟件都可靠運行并能給出正確結(jié)果，即軟件具有自適應(yīng)性；二是工業(yè)環(huán)境惡劣，干擾嚴(yán)重，軟件必需在嚴(yán)重干擾條件下也能可靠運行，這對電力系統(tǒng)尤為重要。

5.2單片機(jī)軟件設(shè)計

ARM的軟件設(shè)計米用C語言編程軟件來完成。就軟件開發(fā)而一言，由于不同類型芯片的匯編語言有所差異，其可讀性和可移植性較差，且開發(fā)周期長，所以使用匯編語言編程非常煩瑣。而C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了許多高級語言的特點，有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。使用C語言編程，可使程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。此外，C語言還有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計提供了有力的保障。 用C

語言編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，明顯增加可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充[30]

J充 。

5.2.1ARM主程序?qū)崿F(xiàn)

元件是以LM3S6965為核心進(jìn)行頻率、溫度的測量。軟件根據(jù)不同的測量功能，調(diào)用相應(yīng)的功能子程序，完成數(shù)據(jù)的測量，數(shù)據(jù)的處理，以及數(shù)據(jù)的傳輸功能。單片機(jī)系統(tǒng)軟件可分為主程序和中斷程序。

ARM在上電初始化后，首先進(jìn)行各功能部件的初始化，主要包括對主機(jī)CPU等芯片進(jìn)行模式和初始狀態(tài)的設(shè)置，即對中斷的初始化、串口的初始化、液晶、時鐘芯片和數(shù)據(jù)存儲器等的初始化。 ARM主程序完成的功能就是響應(yīng)按

鍵、刷新顯示、存儲數(shù)據(jù)及與上位機(jī)通訊，通過判斷工作方式控制字完成相應(yīng)的功能。圖5—1為ARM的主程序流程圖。

5.2.2中斷程序設(shè)計

本系統(tǒng)是由一臺PC機(jī)與多個以單片機(jī)為核心構(gòu)成的測量單元組成的測量

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系統(tǒng)。以ARMLM3S6965為核心的測量單元（從機(jī)）即能接收來自PC（主機(jī)）發(fā)送的各種控制命令完成數(shù)據(jù)米集，并顯示米集結(jié)果等任務(wù)，又可將數(shù)據(jù)傳送給 PC

機(jī)。這些功能主要由ARM中斷程序來完成。主要包括通訊中斷、鍵盤中斷程序。在系統(tǒng)中采用的是總線型主從式多機(jī)系統(tǒng)。通訊中斷程序主要通過判斷 PC機(jī)傳

送的功能控制字，完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。包括從機(jī)的接收和發(fā)送中斷程序。多機(jī)通訊中，要保證主機(jī)與從機(jī)間可靠的通訊，必需保證通訊接口具有識別功能。

所以選擇ARM串口通訊工作在方式3,發(fā)送和接收的每一幀信息都是11位，其中第9數(shù)據(jù)位是可編程位，以區(qū)別是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。通訊開始時所有的從機(jī)的串口控制寄存器SCON中的控制位SM2=1。主機(jī)發(fā)送包頭、地址信息時，所有的從機(jī)都會向各自的CPU申請中斷。只有當(dāng)被尋址的從機(jī)（即地址與主機(jī)發(fā)送的地址一致）在中斷程序中將SM2清零，以接收主機(jī)隨后發(fā)送過來的所有信息。而對于其它從機(jī)，SM2仍維持為1,對主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀不予理睬直至發(fā)送新的地址幀。當(dāng)從機(jī)進(jìn)入中斷后，首先判斷是否為包頭、地址。當(dāng)被尋址的從機(jī)將SM2清零后，接收緩沖區(qū)指針中內(nèi)容取出并加1，即把被尋址從機(jī)的地址存入發(fā)送緩沖區(qū)；當(dāng)從機(jī)接收到包尾后，計算校驗和，若正確，將數(shù)據(jù)賦予寄存器中并將CRC清零;若錯誤，也將錯誤數(shù)據(jù)存入寄存器中。向主機(jī)請求發(fā)送，將寄存器中內(nèi)容放入發(fā)送緩沖區(qū)，完成從機(jī)接收數(shù)據(jù)的過程。鍵盤采用定時掃描工作方式，利用單片機(jī)內(nèi)部定時器產(chǎn)生定時中斷（10ms）,CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描。首先在片內(nèi)RAM位尋址區(qū)設(shè)置去抖標(biāo)志KeyFlag和處理標(biāo)志Keyvalid兩個標(biāo)志位。當(dāng)鍵盤無鍵按下，兩個標(biāo)志位置零，返回。相當(dāng)于初始化置零。當(dāng)有鍵盤按下，先檢查KeyFlag，若為零，表示尚未作抖動處理，中斷返回同時置 1。當(dāng)

再次進(jìn)入中斷后，檢查Keyvalid標(biāo)志，由于開始時Keyvalid=0。，程序進(jìn)入查找鍵號，并使Keyvalid置1，執(zhí)行鍵功能程序，然后返回。當(dāng)兩個標(biāo)志位均為 1

時，表示鍵處理完畢，再次定時中斷時，都返回原來 CPU狀態(tài)。

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西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

圖5-1主流程圖

西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

在測試過程中，由于選用的儀器準(zhǔn)確度有限，實驗手段不夠完善，環(huán)境中存

在的各種各樣干擾因素以及檢測技術(shù)水平的限制，必然使測量值和真實值之間存

在一定的差異，即測量誤差。測試系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因有多方面，總的來說，測

試系統(tǒng)的誤差來源主要有軟件和硬件兩方面。軟件誤差主要是由于數(shù)字化處理系

統(tǒng)產(chǎn)生的誤差和累計計算造成的誤差。在任何一個數(shù)字系統(tǒng)中，不論使用專用硬

件構(gòu)成的還是使用通用計算機(jī)的軟件實現(xiàn)的，其中使用的各系數(shù)以及每次運算過

程的結(jié)果總是用有限長的二進(jìn)制數(shù)碼來表示，因此必然會帶來一定誤差。此外，

31

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， RI、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元，VZ為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻帶以外的頻率信號進(jìn)行衰減，最后輸出的是有用的信號。

6.2實驗結(jié)果

通過單片機(jī)控制充電和放電，將電容CS和CI的電壓充電充到25OV左右的高壓，然后當(dāng)D6被觸發(fā)以后，電容CS和CI上的電壓迅速下降到0,可控硅反偏截止。被激勵的振弦傳感器發(fā)出的振蕩信號，振弦傳感器的響應(yīng)信號是典型的二階阻尼衰減振蕩波形，這和前瓦的理論分析是完全一致的。

6.3誤差分析

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， Rl、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元， VZ

為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻帶以外的頻率信號進(jìn)行衰減，最后輸出的是有用的信號。

6.2實驗結(jié)果

通過單片機(jī)控制充電和放電，將電容CS和CI的電壓充電充到250V左右的高壓，然后當(dāng)D6被觸發(fā)以后，電容CS和CI上的電壓迅速下降到0,可控硅反偏截止。被激勵的振弦傳感器發(fā)出的振蕩信號，振弦傳感器的響應(yīng)信號是典型的二階阻尼衰減振蕩波形，這和前瓦的理論分析是完全一致的。

6.3誤差分析

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， Rl、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元， VZ

為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻帶以外的頻率信號進(jìn)行衰減，最后輸出的是有用的信號。

6.2實驗結(jié)果

通過單片機(jī)控制充電和放電，將電容CS和CI的電壓充電充到250V左右的高壓，然后當(dāng)D6被觸發(fā)以后，電容CS和CI上的電壓迅速下降到0,可控硅反偏截止。被激勵的振弦傳感器發(fā)出的振蕩信號，振弦傳感器的響應(yīng)信號是典型的二階阻尼衰減振蕩波形，這和前瓦的理論分析是完全一致的。

6.3誤差分析

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， Rl、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元， VZ

為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻帶以外的頻率信號進(jìn)行衰減，最后輸出的是有用的信號。

6.2實驗結(jié)果

通過單片機(jī)控制充電和放電，將電容CS和CI的電壓充電充到250V左右的高壓，然后當(dāng)D6被觸發(fā)以后，電容CS和CI上的電壓迅速下降到0,可控硅反偏截止。被激勵的振弦傳感器發(fā)出的振蕩信號，振弦傳感器的響應(yīng)信號是典型的二階阻尼衰減振蕩波形，這和前瓦的理論分析是完全一致的。

6.3誤差分析

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， Rl、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元， VZ

為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻帶以外的頻率信號進(jìn)行衰減，最后輸出的是有用的信號。

6.2實驗結(jié)果

通過單片機(jī)控制充電和放電，將電容CS和CI的電壓充電充到250V左右的高壓，然后當(dāng)D6被觸發(fā)以后，電容CS和CI上的電壓迅速下降到0,可控硅反偏截止。被激勵的振弦傳感器發(fā)出的振蕩信號，振弦傳感器的響應(yīng)信號是典型的二階阻尼衰減振蕩波形，這和前瓦的理論分析是完全一致的。

6.3誤差分析

第六章實驗及其誤差分析

通過前面振弦式傳感器的工組原理分析和對系統(tǒng)功能的需求，本章首先利對振弦式傳感器的信號調(diào)理電路進(jìn)行了仿真研究，確定了相關(guān)參數(shù)，為進(jìn)一步的實驗打好基礎(chǔ)。其次對實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)的性能測試，最后對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行了分析，找出了影響系統(tǒng)測量精度的問題所在。

6.1傳感器調(diào)理電路的仿真

在仿真環(huán)境中，應(yīng)用其圖形輸入法設(shè)計的傳感器調(diào)理電路， Rl、LI、C3是

傳感器的理論模型參數(shù)，VI、Ml、DI、Cl、X2組成了高壓脈沖發(fā)生單元， VZ

為XZ的激勵源。運放U4A和UZA組成一個二階無限增益放大電路，該電路同時也是一個帶通濾波器，將一定頻率范圍的頻率信號進(jìn)行放大，將頻