提高計算機控制系統(tǒng)模擬量輸入精度的方法

在計算機控制系統(tǒng)中，計算機通過I／O 通道實現工業(yè)對象的連接，傳感器感應出所測的物理量的變化，經過變送器轉換為控制系統(tǒng)可接受的信號送入計算機中。根據信號形式的不同，主要有
如下兩種輸入通道模式：
1）與模擬量輸入通道A I 連接。模擬量輸入通道完成模擬量的采集并轉換成數字量送入計算機的任務。依據被控參量和控制要求的不同，目前普遍采用的是公用運算放大器和A ／D 轉換器。其主要結構包括：信號處理裝置、采樣單元、采樣保持器、數據放大器、A ／D 轉換器和控制電路。變送器的輸出可以為電流信號或電壓信號。計算機的模擬量輸入通道A I 一般是電壓測量通道。也就是說，利用它可以測量出接至輸入端的電壓值。當A I 的輸入范圍為0～2V 時，0～5V 或0～10V 的變送器輸出信號就要進行分壓以變換量程。當變送器輸出為電流時，就需將電流信號變換為相應的電壓信號。控制器模擬量輸入通道A I 接入電壓信號后，要經過模擬量／數字量的轉換（A ／D 轉換），通過A I 通道的核心A ／D 轉換器對模擬信號的采樣、量化過程將其變?yōu)閿底至?，再由計算機進行分析處理。其采樣過程實現將連續(xù)模擬信號
f（t）抽樣成離散模擬信號f ＊（t）：
f ＊（t）＝ f（t） Σ
＋∞
n＝－∞
δ（t－ nT）
　　f（t）—— 連續(xù)模擬信號；
f ＊（t）—— 離散模擬信號；
δ（t－nT）—— t ＝ nT 處的單位脈沖涵數。根據香農采樣定理，當采樣頻率的下限ωs ≥2ωm ax（式中ωs— 采樣頻率；ωm ax—f（t）中的最高頻率），即可認為f ＊（t）能完全恢復f（t）。再通過量化過程即用一組數碼來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數字信號從而實現A I 通道的全部功能。但與模擬量輸入通道A I連接轉換過程中存在近似原理誤差和轉換過程中的外界干擾，導致信號轉換精度不高。而在實際使用中A ／D 轉換器的輸入阻抗都很高，如果變送器的輸出為電壓信號，則變送器至控制器間距較長，導線很容易受到環(huán)境電場和磁場的干擾，疊加上其它的電壓，導致測量誤差很大乃至無效。當變送器為電流輸出時長線輸送抗干擾的能力較強。