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(xiàn)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(shù)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(shù)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(shù)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?shù)字量，再由計算機進行分析處理。其采樣過程實現(xiàn)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(shù)。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(shù)碼來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數(shù)字信號從而實現(xiàn)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。