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什么是模拟信号模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信 号或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可 以在任意瞬间呈现为任意数值的信号模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温 度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模 拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多 个不同的取值模拟数据（模拟量）一般采用模拟信号，例如用一系列 连续变化的电磁波（如无线电与电视广播中的电磁波），或电 压信号（如 传输中的音频电压信号）来表示当模拟信号 采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体, 同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压 来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如 网、有线电视网）来传输模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般 通过PCM脉码调制（PulseCode Modulation）方法量化为数字 信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值， 例如采用8位编码可将模拟信号量化为2K=256个量级，实 用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波开 展移相（Phase Shift）的方法转换为模拟信号。

这里的模拟信号是指电压和电流信号，对模拟信号的处 理技术主要包括模拟量的选通、模拟量的放大、信号滤波、电流电压的转换、V/F转换、A/D转换等首先介绍模拟通道选通单片机测控系统有时需要开展多路和多参数的采集和 控制，如果每一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都 采用放大、滤波、采样/保持，A/D等环节，不仅本钱比单路 成倍增加，而且会导致系统体积庞大，且由于模拟器件、阻 容元件参数特性不一致，对系统的校准带来很大困难；并且 对于多路巡检如128路信号采集情况，每路单独采用一个回 路几乎是不可能的因此，除特殊情况下采用多路独立的放 大、A/D外，通常采用公共的采样/保持及A/D转换电路(有 时甚至可将某些放大电路共用)，利用多路模拟开关，可以 方便实现共用接下来介绍，信号滤波从传感器或其它接收设备获得的电信号，由于传输过程 中的各种噪声干扰，工作现场的电磁干扰，前段电路本身的 影响，往往会有多种频率成分的噪声信号，严重情况下，这 种噪声信号甚至会淹没有效输入信号，致使测试无法正常开 展为了减少噪声信号对测控过程的影响，需采取滤波措施, 滤除干扰噪声，提高系统的信噪比(S/N)过去常用模拟滤波电路实现滤波，模拟滤波的技术较为 成熟。

模拟滤波可分为有源滤波和无源滤波设计有源滤波 器，首先根据所要求的幅频特性，寻找可实现的有理函数开 展逼近设计常用的逼近函数有：波待瓦兹(Butterworth) 函数、切比雪夫(Chebyshev)函数，贝塞尔(Besel)函数等, 然后计算电路参数，完成设计在单片机系统中，首先在设计硬件是对信号采取抗干扰 措施，然后在设计软件时，对采集到的数据开展消除干扰的 处理，以进一步消除附加在数据中的各式各样的干扰，使采 集到的数据能够真实的反映现场的情况下面介绍的几种工 控中常用的数字滤波技术1）死区处理从工业现场采集到的信号往往会在一定的范围内不断的波动，或者说有频率较高、能量不大的干扰 叠加在信号上，这种情况往往出现在应用工控板卡的场合， 此时采集到的数据有效值的最后一位不停的波动，难以稳定 这种情况可以采取死区处理，把波动的值开展死区处理，只 有当变化超出某值时才认为该值发生了变化比方编程时可 以先对数据除以10,然后取整，去掉波动项2）算术平均值法在一个周期内的不同时间点取样，然后求其平均值，这种方法可以有效的消除周期性的干扰 同样，这种方法还可以推广成为连续几个周期开展平均3）中值滤波法 这种方法的原理是将采集到的假设干个 周期的变量值开展排序，然后取排好顺序的值得中间的值， 这种方法可以有效的防止受到突发性脉冲干扰的数据进入。

在实际使用时，排序的周期的数量要选择适当，如果选择过 小，可能起不到去除干扰的作用，选择的数量过大，会造成 采样数据的时延过大，造成系统性能变差4）低通滤波法这种滤波方式相当于使采集到的数据通过一次低通滤波器来自现场的信号往往是4〜20mA信号， 它的变化一般比拟缓慢，而干扰一般带有突发性的特点，变 化频率较高，而低通滤波器就可以滤除这种干扰，这就是低 通滤波的原理实际使用时，根据信号的带宽，合理选择Q 值5）滑动滤波法 滑动滤波法是由一阶低通滤波法推广 而来的现场信号一般都是平滑的，不会出现突变，如果接 收到的信号有突变，那么很可能就是干扰滑动滤波法就是 基于这个原理，把所有的突变都视为干扰，并且通过平滑去 掉干扰应用这种方法，只能处理平滑信号，并且不同的场 合，数据处理过程也要做相应调整在实际使用时，常常需要结合多种方法，以其它滤波的 效果比方在中值滤波法中，参加平均值滤波，借以提高滤 波的性能然后介绍电流电压的转换电压信号可以经由A/D转换器件转换成数字信号然后采 集，但是电流不能直接由A/D转换器转换在应用中，先将 电流转变成电压信号，然后开展转换电流/电压转换在工 业控制中应用非常广泛。

电流/电压转换最简单的方法是在被测电路中串入精细 电阻，通过直接采集电阻两端的电压来获得电流A/D器件 只能转换一定范围的电压信号，所以在电流/电压转换过程 中，需要选择合适阻值的精细电阻如果电流的动态范围较 多，还必须在后端参加放大器开展二次处理经过屡次处理， 会损失测量的精度21世纪有很多电流/电压转换芯片，其 响应时间、线性度、漂移等指标均很理想，且能适应大范围 大电流的测量最后介绍电压频率的转换频率接口有以下特点：(1)接口简单、占用硬件资源少频率信号通过任一根 I/O 口线或作为中断源及计数时钟输入系统2)抗干扰性能好V/F转换本身是一个积分过程，且用 V/F转换器实现A/D转换，就是频率计数过程，相当于在计 数时间内对频率信号开展积分，因而有较强的抗干扰能力 另外可采用光电耦合连接V/F转换器与单片机之间的通道, 实现隔离3)便于远距离传输可通过调制开展无线传输或光传 输由于以上这些特点，V/F转换器适用于一些非快速而需 开展远距离信号传输的A/D转换过程利用V/F变换，还可 以减化电路、降低本钱、提高性价比综上，介绍了模拟信号，模拟信号的处理技术主要包括 模拟量的选通、模拟量的放大、信号滤波、电流电压的转换、 电压频率的转换。

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