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检测系统（二）
2025-07-17
数据采集
数据采集 （系统） 在检测系统中的作用是对信号调理后的连续模拟信号离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息， 同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模 / 数（ A/D）转换器为核心，辅以模拟多路开关、采样 / 保持器、输入缓冲器、输出锁存器等组成。数据采集系统主要性能指标是：
(1) 输入模拟电压信号范围，单位为V ；
(2) 转换速度（率） ，单位为次 / 秒；
(3) 分辨率，通常以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征；
(4) 转换误差，通常指实际转换数值与理想 A/D 转换器理论转换值之差。
信号处理
信号处理模块是现代检测仪表、 检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节， 其作用与功能和人的大脑相类似。 现代检测仪表、 检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的单片机、 微处理器为核心来构建， 对高频信号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、 处理精度高的专用高速数据处理器（ DSP）或直接采用工业控制计算机。
当然由于检测仪表、检测系统种类和型号繁多，被测参量不同、检测对象和应用场合不同，用户对各检测仪表的测量范围、测量精度、 功能的要求差别也很大。对检测仪表、检测系统的信号处理环节来说，只要能满足用户对信号处理的要求，则是愈简单愈可靠、成本愈低愈好。
对一些容易实现、 传感器输出信号大， 用户对检测精度要求不高、 只要求被测量不要超过某一上限值，一旦越限， 送出声 ( 喇叭或蜂鸣器 ) 、光 ( 指示灯 ) 信号即可的检测仪表的信号处理模块， 往往只需设计一个可靠的比较电路， 比较电路一端为被测信号， 另一端为表示上限值的固定电平； 当被测信号小于设定的固定电平值，比较器输出为低，声、光报警器不动作， 一旦被测信号电平大于固定电平， 比较器翻转， 经功率放大驱动扬声器、 指示灯动作。 这种简单系统的信号处理就很简单，只要一片集成比较器芯片和几个分立元件就可构成。
但对于像热处理炉的炉温检测、 控制系统来说，其信号处理电路将大大复杂化。 因为热处理炉炉温测控系统， 用户不仅要求系统高精度地实时测量炉温，而且需要系统根据热处理工件的热处理工艺制定的时间一温度曲线进行实时控制( 调节 ) 。
信号显示
通常人们都希望及时知道被测参量的瞬时值、 累积值或其随时间的变化情况； 因此，各类检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的当前值后通常均需送各自的显示器作实时显示。显示器是检测系统与人联系的主要环节之一，显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式三种。
(1) 指示式显示，又称模拟式显示。被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的相对位置来表示。有形的指针位移用于模拟无形的被测量是较方便、 直观的。指示式仪表有动圈式和动磁式多种形式，但均有结构简单、价格低廉、显示直观，在检测精度要求不高的单参量测量显示场合应用较多。指针式仪表存在指针驱动误差、标尺刻度误差，这种仪表读数精度和仪器的灵敏度等受标尺最小分度的限制，如果操作者读仪表示值站位不当就会引入主观读数误差。
(2) 数字式显示，以数字形式直接显示出被测参量数值的大小；在正常情况下，数字式显示彻底消除了显示驱动误差、能有效地克服读数的主观误差，（相对指示式仪表）提高显示和读数的精度，还能方便地与计算机连接和进行数据传输。 因此， 各类检测仪表和检测系统正越来越多地采用数字式显示方式。
(3) 屏幕显示，实际上是一种类似电视显示方法，具有形象性和易于读数的优点，又能同时在同一屏幕上显示一个被测量或多个被测量的 ( 大量数据式 ) 变化曲线，有利于对它们进行比较、分析。屏幕显示器一般体积较大、 价格与普通指示式显示和数字式显示相比要高得多；其显示通常需由计算机控制，对环境温度、湿度等指标要求较高，在仪表控制室、监控中心等环境条件较好的场合使用较多。
信号输出
在许多情况下， 检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的瞬时值后除送显示器进行实时显示外，通常还需把测量值及时传送给控制计算机、 可编程控制器 （PLC）或其它执行器、打印机、记录仪等，从而构成闭环控制系统或实现打印（记录）输出。检测仪表和检测系统信号输出通常有 4～20 m A、经 D/A 变换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制—— PWM、串行数字通信和并行数字输出等多种形式，需根据测控系统的具体要求确定。
输入设备
输入设备是操作人员和检测仪表或检测系统联系的另一主要环节， 用于输入设置参数、 下达有关命令等。 最常用的输入设备是各种键盘、 拨码盘、 条码阅读器等。
近年来， 随着工业自动化、办公自动化和信息化程度不断提高，通过网络或各种通讯总线利用其它计算机或数字化智能终端，实现远程信息和数据输入方式愈来愈普遍。最简单的输入设备是各种开关、 按钮；模拟量输入、设置，往往借助电位器进行。
稳压电源
一个检测仪表或检测系统往往既有模拟电路部分，又有数字电路部分，通常需要多组幅值大小要求各异但均需稳定的电源。这类电源在检测系统使用现场一般无法直接提供，通常只能提供交流 220 V 工频电源或 +24V 直流电源。检测系统的设计者需要根据使用现场的供电电源情况及检测系统内部电路的实际需要，统一设计各组稳压电源，给系统各部分电路和器件分别提供它们所需稳定电源。
