Electronic information engineering is an application of computers and other modern electronic information technologies and information processing control subjects, research information acquisition and processing, electronic equipment and information systems design, development, application and integration. Electronic information engineering has covered many aspects of society. Electronic information engineering is a modern electronic technology, information technology, communications technology in one of the professional.Data acquisition is to simulate the amount of current, voltage, temperature, pressure, flow, displacement and other data into digital conversion, and then by the computer control. The whole system is called data acquisition system. This year, with the rapid development of microelectronics technology, computer technology and network technology, data acquisition system is also improved, and its signal processing technology, computer technology, sensor technology is the foundation of modern measurement technology. Now the detection technology is the industrial field signal acquisition, analog acquisition through the site, get the measurement and display the signal collected directly, through on-site data, on-site feedback control, so as to achieve the purpose of controlling the scene.
4-20 ma industrial signal
Industry generally need to measure all kinds of electric and non-electric physical quantity, such as current (AD), voltage (VD), power (WD), frequency (FD), temperature (TT), weight (LD) and position (RT) (PT), pressure, speed, Angle and so on, needs to be converted into dc analog signal can be received to transfer to a few hundred meters outside of the control room or the display device. This transform physical quantity being measured into dc signal transmission device called a transducer. Common models (such as: GP/FP series, S3 / N3 series, STM3 series, etc.) transmitter of the traditional dc output signal is 0, 0 to 10 v to 5 v, 1-5 v, 4-20 ma, 0 to 20 ma, etc, is currently the most widely used to transmit analog 4 ~ 20 ma current. Is the most widely used industrial used to transmit analog 4 ~ 20 ma current.
By the reason of current signal is not susceptible to interference. And current source internal resistance infinity, does not affect the accuracy of circuit conductor resistance in series, in the ordinary twisted pair transmission hundreds of meters. Ceiling take 20 ma because of explosion-proof requirements: 20 ma electrical current caused by broken spark to ignite the gas energy. Floor did not pick up 0 ma reason is that in order to detect disconnection: normal not less than 4 ma at work, when the transmission line due to the fault circuit, the loop current drop to zero. Often take 2 ma as a disconnection alarm value.
Type current transducer to convert physical quantities to 4 ~ 20 ma output current, is bound to have external power for the power supply. Transmitter needs is the most typical two power cord, plus two line output current, total want to pick up 4 wires, called four wire transducer. Of course, a thread can output current and power utilities (public or VCC GND), can save a thread, called three-wire system transmitter.
In fact, you may notice, 4-20 ma current itself can be as the transmitter power, as shown in figure 1 c. Transmitter is equivalent to a special load in the circuit, is special in the transmitter power consumption between 4 ~ 20 ma current according to the sensor output. Display instrument you just need to string in the circuit. The transmitter only external 2 lines, therefore is called the two wire transducer. Industrial current loop the lower limit is 4 ma, so as long as within the scope of the range, at least 4 ma power transmitter. This makes the design of the two wire sensor possible. In industrial applications, the measurement point generally at the scene, and display devices or control equipment are generally in control room or control on the ark. Distance between the two may dozens to hundreds of meters. According to the one hundred meters distance calculation, save 2 wire means lower costs nearly hundred dollars! So in actual use two wire sensor gets more and more applications.
The determination of interference sources
The determination of interference sources sometimes easy, sometimes not sure, but whatever the reason, and from where, you must first solve the problem of your own signal detection. Other eliminate interference sources is another method of auxiliary problem, because you cant get all the machine to stop or change the original equipment layout. For all you have to collect monitoring equipment, inevitably is also the result of the equipment in the running state, this makes sense. For interference from their own equipment, when conditions permit can adopt corresponding auxiliary solution, but also practical significance if cost is too high. Usually industrial field power of 50 hz power equipment such as: the motor or transformer, generator, high and low voltage power supply device, power transmission and transformation equipment, welding equipment near the interference is very big, especially the frequency control devices, electric welding equipment is quite serious. If the test site of these equipment, that need to be in your signal acquisition detection system more into a layer of solutions.
Reduce the measures to resolve the interference sources
Any interference signal will influence the signal acquisition and transmission, but also the inevitable cause distortion of signal collection. To reduce distortion increase real reliability of collecting signal, must reduce other signal interference is the first step. For substation induction interference, can effectively and electromagnetic shielding, a dedicated cable signal transmission. Actually for general collection of temperature, flow, pressure sensor outp
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面。电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。数据采集是指将模拟量：电流，电压，温度，压力，流量，位移等采集转换为数字量后，再由计算机进行控制处理。相对应的整个系统称为数据采集系统。今年来，随着微电子技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，数据采集系统技术也在提高，它与信号处理技术、计算机技术、传感器技术组成了现代检测技术的基础。现在检测技术就是对工业现场进行信号的采集，通过采集现场的模拟量，使其采集的信号直观的得到测量与显示，通过现场显示的数据，对现场进行反馈调节控制，从而达到控制现场的目的。
4-20mA工业信号
工业上普遍需要测量各类电量与非电物理量，例如电流(AD)、电压(VD)、功率(WD)、频率(FD)、温度(TT)、重量（LD）、位置(PT)、压力、转速(RT)、角度等，都需要转换成可接收的直流模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将被测物理量转换成可传输直流电信号的设备称为变送器。（常见型号如：GP/FP系列、S3/N3系列、STM3系列等）变送器的传统输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，目前最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在实际使用中两线制传感器得到越来越多的应用。
干扰源的确定
干扰源的确定有时比较容易,有时又不好确定，但不管是什么原因和来自于哪里，你必须首先解决属于你自己的信号检测问题。其他消除干扰源是另外方法的辅助问题，因为你不可能让所有机器都停下来或改变原来设备布局。而对于你所要采集监控的设备, 必然也是设备在运行状态下的结果，这样才有意义。对于来自于自身设备的干扰，条件允许时可以采用相应辅助办法解决，但如果成本太高也无实际意义。通常工业现场大功率的50HZ用电设备:在电机或变压器，发电机，高低压供电装置，输变电装置，电焊设备等附近干扰源很大，特别是变频调速装置，电焊设备等更是相当严重。如果测试现场存在这些装备，那在你的信号采集检测系统中就要有更进一层的解决措施。
减小干扰源的解决措施手段
任何干扰信号都会影响信号的采集与传输，同时也必然的引起信号采集失真。减少失真增加采集信号的真实可靠性，必须减少其他信号干扰是第一步。对于交变电磁感应的干扰 , 可以有效的加电磁屏蔽，使用专用电缆信号传输。其实对于一般采集温度、流量、压力的传感器输出信号而言，基本上可以看作一个缓慢变化的直流电信号(未采用调制方式)。他的信号干扰失真往往是接地的地电势不一致影响为最大,特别是远距离设备与采集数据终端不能有效共地时最明显或有大电流设备运行的情况下最严重。而高频变化信号干扰完全可以用滤波电容的消除。对于振动信号因为具有高频率脉冲特性, 往往谐波分量也很多,所以高频变化信号干扰最明显,故有效的加电磁屏蔽是必须的,而且信号传输电缆要求也很严格。使用走线槽(材料一般是全封闭的金属铁框)和高屏蔽效果的专用电缆是必要的,不要随便用其他信号电缆去替代。电缆屏蔽层一端要充分接地接好,不要两头接地,以免有电流流过。信号线路过动力线是要交叉,交叉处最好在另加金属板覆盖或金属管,最好是远离动力线。工业现场比较常见的问题是信号线接地错误或没有合适的接地点,虽然控制配电系统或测量系统都有专门的箱体,但通常都是选择最近电源接地母线或来自于自身供电系统电源的接地装置或接地保护端子排,甚至采用最近机械外壳为目标，但却不知道接地母线分布结构怎样或机壳的基础结构怎样,故往往效果不是很好。所以接地地点选择不是唯一的,可能是多变的。这是因为工业现场布置比较复杂,电力分配更是存在多渠道来源之说，对接地与接地保护很难寻根, 只是认为接地电势趋于或等于零或电阻小于标准规定或都相等就认为是同一导体分配，这对于为减少干扰为目的的接地措施是不准确的，所以对于工业现场信号线屏蔽接地要随机应变，但接地是必要的，因为从安全角度来说，所有用电设备外壳，屏蔽保护等都要有保护接地。而对于抗干扰接地，只是选择怎样的方式接地和接地地点罢了。对于一些仪器仪表、智能传感器及前置器等、最好采用独立的电源供电, 例如: 工作电源输入端( 通常是输入交流220 V/ 输出直流24 V) 应当采用单独的隔离变压器(220/220), 交流侧配备合适的输入滤波器。这些都是进一步消除外部电磁干扰的必要手段。相对于振动信号这部分信号检测抗干扰措施也最难做。对于周期转动的振动信号,例如:各种高速旋转的轴，各种类型转子等，常采用同步检波器方法来进一步过滤外来干扰。在转子高速动平衡检测中,常常要经过超临界转速, 若信号干扰不能消除，往往不能确定临界转速准确值，对完成下一步任务影响很大。安装振动传感器时除按要求调整好间隙电压外，尽量缩短传感器与前置器的信号线距离，前置器应当安装在全金属密封盒内，金属密封外壳充分接地。前置器输出信号, 通常采用同轴电缆来传输信号。
什么是两线制电流变送器? 什么是两线制?两线制有什么优点?
两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。两线制与三线制 (一根正电源线，两根信号线,其中一根共GND) 和四线制(两根正负电源线，两根信号线,其中一根GND)相比，两线制的优点是：
1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；
2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Omega;(取样Uout=1～5V)这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；
5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。
6、在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代，从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑，电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里，两者一般相距几十到几百米甚至更远。设备现场的环境较为恶劣，强电信号会产生各种电磁干扰，雷电感应会产生强浪涌脉冲，在这种情况下，单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。
两线制变送器件的出现使这个问题得到了较好地解决。它把现场设备动力线的电流隔离转换成4～20 mA的按线性比例变化的标准电流信号输出，然后通过一对双绞线送到监测系统的输入接口上，双绞线同时也将位于监测系统的24V工作电源送到电流变送器中。测量信号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，而且信号是以电流的形式传输，抗干扰能力得到极大的加强。
电流变送器的4-20mA输出如何转换?
两线制电流变送器的输出为4～20mA，通过250Omega;的精密电阻转换成1～5V或2-10V的模拟电压信号.转换成数字信号有多种方法，如果系统是在环境较为恶劣的工业现场长期使用，因此需考虑硬件系统工作的安全性和可靠性。系统的输入模块采用压频转换器件LM231将模拟电压信号转换成频率信号，用光电耦合器件TL117进行模拟量与数字量的隔离，同时模拟信号处理电路与数字信号处理电路分别使用两组独立的电源，模拟地与数字地相互分开，这样可提高系统工作的安全性。利用压频转换器件LM231也有一定的抗高频干扰的作用。
电流输出型与电压输出型有哪些优劣比较?
在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。 早期的变送器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，这是运放直接输出,信号功率lt;0.05W,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了极大限制，暴露了抗干扰能力较差,线路损耗破坏了精度等等等缺点，而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗干扰能力得到了广泛应用。电压输出型变送器抗干扰能力极差，线路损耗的破坏,谈不上精度有多高,有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备，输出0-5V绝对不能远传，远传后线路压降大，精确度大打折扣。现在很多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的,证明了电压输出型变送器被淘汰的必然趋势。
信号隔离
隔离的变送器，是工业测量和控制的重要部件。隔离的变送器信号调理电路则是其重要组成部分，以其较强的抗干扰能力应用于各种传感器的变送器中。本文以铂电阻温度变送器的信号调理电路为例介绍了隔离的变送器信号调理电路的设计，该电路也可用于其它传感器的变送器。铂电阻作为检测元件，广泛用于工业以及医疗卫生领域，测温范围宽，线性好，价格便宜，特别适用于机电一体化。所以，铂电阻温度变送器，尤其是隔离的变送器，是工业测量和控制必不可少的部件。变送器信号调理电路主要用于信号放大、线性化和标准化处理。铂电阻温度变送器信号调理电路通常是由放大器和电阻网络构成，虽然成本较的低，但输入和输出是一体的，容易串进干扰，产生误差甚至损坏仪器设备。其线路复杂、抗干扰能力也较差，本文介绍热电阻（如铂电阻、铜电阻等）温度测量电路是由较新隔离放大器构成的变送器信号调理电路，具有较强的抗干扰能力，广泛适用于石油、化工、电力等领域。
变送器和传感器差别
很多人把通常把压力变送器，压力传感器误认为是一样的，都代表传感器，其实他们有很大的差别。压力丈量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器普通由弹性敏感元件和位移敏感元件组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功用集于一体，如压阻式传感器中的固态压力传感器。压力是消费过程和航天、航空、国防工业中的重要过程参数，不只需求对它停止快速动态丈量，而且还要将丈量结果作数字化显现和记载。大型炼油厂、化工厂、发电厂和钢铁厂等的自动化还需求将压力参数远间隔传送，并请求把压力和其他参数，如温度、流量、粘度等一同转换为数字信号送入计算机。因而压力传感器是极受注重和开展疾速的一种传感器。压力传感器的开展趋向是进一步进步动态响应速度、精度和牢靠性以及完成数字化和智能化等。常用压力传感器有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器、谐振式压力传感器等。 随着技术的进步，有些技术词汇的含义有了变化，以至于常常引起误解。传感器就是这样一个例子。
现在人们说的传感器是由两部分组成的，即分别是敏感元件和转换元件。其中敏感元件是指传感器中能够直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的输出信号一般很微弱，需要将其调制与放大。随着集成技术的发展，人们又将这部分电路及电源等电路也一起装在传感器内部。这样，传感器就可以输出便于处理，传输的可用信号了。而在以前技术相对落后时，所谓的传感器是指上文中的敏感元件，而变送器就是上文中的转换元件。
变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器，压力变送器，流量变送器，电流变送器，电压变送器等等。变送器相当于一个信号放大器。我们用的AC220V变送器提供给传感器DC10V桥压，然后接受反馈的信号，放大，输出一个0V~10V电压或电流信号。也有DC24V的小型的变送器和传感器差不多大，有时候会装在一起。通常来说，变送器是给传感器提供电源，和放大信号的。而传感器只是采集信号，例如应变片把位移信号变成电阻信号。当然也有不用电源的传感器，如热电偶、压电陶瓷，这种的通常拿来就用了。
我们用过不同种型号的压力传感器，但是变送器差不多没换过，压力传感器是检测压力信号的，一般指一次表，压力变送器是把一次表和二次表合在一起的，并把检测到的信号转换成标准的4-20、0-20毫安或0-5V、0-10V的信号，你可以这样形象地理解：传感器是把传过来的“感觉”一下，变送器呢不仅感觉到了，而且“变成”标准的信号再
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[484020]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
