一种多路信号幅值测量系统的设计
2012-12-23
交、直流信号幅值的测量和显示是有些仪器仪表的必备功能，从显示的形式来看，常见的有两种形式：指针式和数字式。对有固定输入信号性质（如：交流、直流、电压、电流等）和范围（信号幅值区间）的测量部件，人们熟称为表头。
对于有多路被测信号需测量的场合，若仍采用上述模式进行测量，可有两个途经：1）在A/D转换前加切换开关；2）配备多个数字表头。以途经1）的方式来测量多路信号的幅值，其对多路信号的幅值的测量是依次进行的，由于表头的"惯性"，在进行信号切换后，表头需要有一段稳定时间，才能准确地读数，两相邻信号的幅值相差越大则需要的稳定时间越长。人们最为熟悉的数字万用表就这种模式。以这种模式来快速（甚至同时）测量多路信号的幅值显然办不到。
由于单片机有较强的数据处理能力，只要输入给单片机的信号与被测信号之间存在一个固定的函数关系（最简单的是正比例关系）便可实现测量。输入给单片机的信号可有两种形式：一种是采用A/D转换芯片而获得的编码信号；另一种是采用V/F转换芯片而获得的频率信号。一般情况下单片机采用5V电源供电，逻辑电平为TTL电平。为了简单，系统内的其它芯片应向单片机看齐。为此，A/D转换或V/F转换的输入信号应为0~5V模拟电平，该模拟电平是经信号比例（分压器电路）设置后获得的，它正比于输入信号的大小。对于交流信号而言，信号的幅值指的是"有效值"， 交流信号经AD/DC转换后便可获得有效值。对于直流信号，经极性处理后就可进行A/D或V/F转换。若被测信号为电流形式的信号，则还需进行I/V转换，对mA级以上的信号可采用电流互感器来进行I/V转换，mA级以下的信号则需采用运算放大器电路来进行I/V转换。
实际应用表明在一般的信号幅值测量且有单片机支持的场合，利用LM331来进行A/D转换具有精度高、线性度好、成本低、使用方便等优势。在图4所示的设计方案中，由于89C52读取8253的计数值非?？?，相对于采样的时间而言几乎是同时的。比起巡回采样的方式来，本设计方案的速度优势是明显的，基本上与信号路数无关。由于单片机系统扩展8253非常容易，频率信号又便于远距离传输和隔离，本设计方案也适用于有更多路信号的远距离巡回检测系统。
来源 电能质量分析仪 http://www.cafa100.cn/
对于有多路被测信号需测量的场合，若仍采用上述模式进行测量，可有两个途经：1）在A/D转换前加切换开关；2）配备多个数字表头。以途经1）的方式来测量多路信号的幅值，其对多路信号的幅值的测量是依次进行的，由于表头的"惯性"，在进行信号切换后，表头需要有一段稳定时间，才能准确地读数，两相邻信号的幅值相差越大则需要的稳定时间越长。人们最为熟悉的数字万用表就这种模式。以这种模式来快速（甚至同时）测量多路信号的幅值显然办不到。
由于单片机有较强的数据处理能力，只要输入给单片机的信号与被测信号之间存在一个固定的函数关系（最简单的是正比例关系）便可实现测量。输入给单片机的信号可有两种形式：一种是采用A/D转换芯片而获得的编码信号；另一种是采用V/F转换芯片而获得的频率信号。一般情况下单片机采用5V电源供电，逻辑电平为TTL电平。为了简单，系统内的其它芯片应向单片机看齐。为此，A/D转换或V/F转换的输入信号应为0~5V模拟电平，该模拟电平是经信号比例（分压器电路）设置后获得的，它正比于输入信号的大小。对于交流信号而言，信号的幅值指的是"有效值"， 交流信号经AD/DC转换后便可获得有效值。对于直流信号，经极性处理后就可进行A/D或V/F转换。若被测信号为电流形式的信号，则还需进行I/V转换，对mA级以上的信号可采用电流互感器来进行I/V转换，mA级以下的信号则需采用运算放大器电路来进行I/V转换。
实际应用表明在一般的信号幅值测量且有单片机支持的场合，利用LM331来进行A/D转换具有精度高、线性度好、成本低、使用方便等优势。在图4所示的设计方案中，由于89C52读取8253的计数值非?？?，相对于采样的时间而言几乎是同时的。比起巡回采样的方式来，本设计方案的速度优势是明显的，基本上与信号路数无关。由于单片机系统扩展8253非常容易，频率信号又便于远距离传输和隔离，本设计方案也适用于有更多路信号的远距离巡回检测系统。
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