文档介绍：第20章 自动检测系统
自动检测系统
知识单元与知识点
自动检测系统的组成（数据采集系统、输入输出通道、自动检测系统的软件）；
自动检测系统的基本设计方法（系统需求分析、系统总体设计、采样速率的确定、标度变换、硬件设计、软件设计、系统的集成与维护）；
典型自动检测系统举例；
自动检测系统的发展。
能力点
了解自动检测系统的组成；
把握自动检测系统的基本设计方法；
会分析典型的自动检测系统；
了解自动检测系统的发展趋势。
重难点
重点：自动检测系统的基本设计方法。
难点：A/D转换器的选择、标度变换。
学习要求
了解自动检测系统的组成；
掌握自动检测系统的基本设计方法（包括传感器的选型、微处理器及A/D转换器的选择、采样速率的确定、标度变换的方法）；
会设计简易的自动检测系统；
了解自动检测系统的发展趋势。
自动检测系统
能够在没有人或只有较少人参与情况下完成整个信息采集处理过程的系统称为自动检测系统
自动检测系统集成了传感器技术、计算机技术、总线技术等现代检测技术，具有自动完成信号检测、传输、处理、显示与记录等功能，能够完成复杂的、多变量的检测任务，极大地方便了信号检测的实现，是目前检测技术发展的主要方向。
自动检测系统的各项检测任务是在计算机控制下自动完成的，自动检测系统通常具有测试速度快、测试准确度高、测试功能多、测试结果表现形式丰富，能够实现自检、自校和自诊断，操作简单方便等特点
自动检测系统
自动检测系统的组成
自动检测系统由硬件、软件两大部分组成。硬件主要包括传感器、数据采集系统、微处理器、输入输出接口等
数据采集系统的组成
自动检测系统
前置放大器
前置放大器的主要作用是将传感器输出的微弱信号放大到系统所要求的电平
信号电平太低，如果直接进行滤波、采样保持和通道切换将会带来较大的误差，故必须先经前置放大器放大到较高的电平再作滤波、采样等处理，以提高系统的准确度和抗干扰能力
目前，已有许多高性能的专用前置放大器芯片出现，如 AD521、AD522等，它们比普通运算放大器性能优良、体积小、结构简单、成本低弱信号放大到系统所要求的电平。
自动检测系统
采样/保持器
由于A/D转换需要一定的转换时间，在此期间输入信号电压如有变化，则会产生较大的误差，因此，在A/D转换器之前需接入采样／保持器。在通道切换前，使其处于采样状态，在切换后的A/D转换周期内使其处于保持状态，以保证在 A/D转换期间输入到 A/D的信号不变
采样／保持器由模拟开关、保持电容和控制电路等组成
A1和A2为同相跟随器，其输入阻抗和输出阻抗分别趋于无穷大和0。模拟开关S接通时，信号对保持电容迅速充电达到输入电压Vi的幅值，充电电压Vc同时对Vi进行跟踪（采样阶段）
模拟开关断开时，理想状态下电容器上的电压Vc保持不变，并通过A2送到A/D进行模数转换，保证在转换期间输入电压稳定不变（保持阶段）
自动检测系统
多路开关
多路开关是数据采集系统的主要部件之一，其作用是切换各路输入信号，完成由多路输入到一路输出的转换
多路开关的技术指标要求导通电阻越小越好（小于100欧），断开电阻越大越好（109欧）；对其导通或断开的切换时间要求与被传输信号的变化速率相适应，一般在1us左右；各输入通道之间要有良好的隔离，防止互相串扰
自动检测系统
多路开关的分类
机械触点式和半导体集成式（电子式）
机械触点式（常用舌簧继电器）：结构简单、导通阻抗小、断开阻抗高、工作寿命长，但切换速度慢，适合大电流、高电压、低速高精度数据采集
半导体集成式：体积小、寿命长、切换速度快、耗电小、易控制，但导通电阻大，输入电压电流容量有限，适用于小电流、低电压、高速切换场合
单向和双向
单向：信号按一个方向流动，做多路开关或反多路开关
双向：信号可两个方向流动，可同时做多路开关和反多路开关
按模拟输入通道可分为4路、8路、16路等。
自动检测系统
单向多路开关
AD7501芯片结构及管脚
自动检测系统
差分4通道模拟开关
AD7502芯片结构及管脚功能
自动检测系统