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数字化测量技术 张翠平 一、课程概述 数字化测量技术所涉及领域非常广泛，主要包括各种通用及专业数字IC、数字接口电路、数据采集系统、数字式仪器仪表（含智能仪器）和实时的测控系统。 1.研究领域 一、课程概述 2.开设本课程的目的 突出实用性、软硬件结合，侧重于硬件。贯穿从芯片→电路→整机的思想，重点放在电路设计与应用上。帮助同学们进行数字电路或整机电路的实用设计，解决今后在生产和科研中遇到的一些数字化测量课题。 缩短大学生→工程师的距离，为今后独立设计、完成课题研究、科研产品开发打基础。 一、课程概述 3.课程特点 力求反映：先进性、系统性、实用性。 其前导课程包括：数电、模电、测控电路等后续课程包括：单片机、智能仪器设计等。 4.教材 数字化测量技术 周严编 数字化测量技术 沙占友、王晓君编 一、课程概述 5.主要内容 1 绪论 介绍数字化测量系统 2 数字化测量技术基础 介绍基本概念、时钟基准源、采样/保持器、数字显示技术等 3 准数字信号的数字测量 4 数模转换技术 5 模数转换技术 6 数据采集系统 三、成绩评定 1、满分100分 －平时成绩（作业、到课率等）：10％ －实验成绩：20％ －期末考试：70％ 2、课程性质：专业课（必修） 第一章 绪论 测量是获得信息的重要手段。 第一章 绪论 在自动化信息化社会中，要求测量的精度高、速度快，实现测量自动化。 被测对象范围也不断扩大，由单一物理量扩展为多个物理量，由静态量扩展为动态量。 传统的模拟指针式仪表无法完成。数字化测量技术正是适应这一需要而发展起来的。 第一章 绪论 数字化测量是将被测的连续物理量转化为相应的量子化的离散的物理量，以数字的形式进行编码、传输、存储、数据处理和显示的测量方法。 具有测量速度快、精确度高、操作方便等优点。 数字化测量将被测量转换成数字量后，可直接送到计算机中进行数据处理或实时控制。因此，数字化测量技术广泛应用于数字仪表、非电量测量、数据采集系统、自动控制等各个领域。 第一章 绪论 数字化测量技术的发展与电子技术、计算机的发展密切相关，自１９５２年世界上第一台数字电压表问世以来，数字仪表所用的器件经历了由电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路、专用集成电路的演变历程。７０年代由于微处理器和微型计算机的出现而出现智能仪器。 1.1 数字化测量系统的构成 图1.1常规数字化测量系统构成原理图 数据收集系统 数据采集系统：能把模拟的物理参数的真实世界与数字处理和数字控制的仿真世界连接起来，实现数据转换与传送的功能。一般来说，在微机测控系统中，数据采集系统包括：模拟信号的输入输出和数字信号的输入输出，数据采集系统的输入称为数据收集，输出称之为数据分配。 数据分配是数据收集的逆向转换，在计算机化的反馈控制系统中数据收集作为系统的输入，计算机通过数据分配系统输出控制功能来闭合过程控制回路。 数据分配系统 1.2 数字化测量系统的特点 1.测量准确度高、分辨力高 如现代数字电压表测量直流的准确度可以达到满度 的0.001％，甚至更高。 2.具有高速数据采集及存储能力 采集速度可达每秒数千万次(107/s)，可以实时采集冲击、爆破等快速变化过程的瞬态数据以及视频数据，并存储起来供后续处理。 3.强大的数据处理功能 测控系统可自动进行测控过程中所要求的数学及逻辑运算，并执行相应的动作，实现了测控过程的自动化。如数字电压表可自动判断极性、切换量程等。 4.先进的显示方式 可以以数码、数字曲线或数字图像等多种方式显示测量结果，以数码及数字图形显示控制过程及控制结果。 5.智能化的特征 数字化测控系统具有自检测、自诊断、自校正等功能实现系统的自我自动维护，确保系统的性能保持在正常水平。 6.网络化远程测控能力 可以实现多种仪器的联网现场测控及异地远程测控。 1.2 数字化测量系统的特点 1.3 数字化测量系统的发展历程 数字化测控技术的发展大致经历了以下几个阶段: 1.数字仪器阶段 以不带存储器的数字电压表及后来的数字万用表为标志。 简单的数字仪表结构之一 简单的数字仪表结构之二 1.3 数字化测量系统的发展历程 2.非计算机化总线制数据采集系统阶段 以多路巡回检测系统为标志。 系统由程序控制电路控制，按照预定的工作程序一步一步地进行。 简单的数据采集系统 3.计算机为基的测控系统阶段 以微机化数字仪器及现代数据采集系统为标志。 程序控制命令不再单独使用硬件组成的程序控制器产生，而是安排在计算机程序中。 1.3 数字化测量系统的发展历程 1.3 数字化测量系统的发展历程 带计算机系统的数据采集系统 4.自动