随着电子技术的不断发展,依据摩尔定律,微处理器在性能上得到了翻倍的提升,而成本以及体积则成倍的缩小,使得微处理器能够集成进仪器仪表中,人们习惯将内含微型计算机及带有GPIB通信接口的仪器仪表称之为智能仪表。而智能仪表一般都是通过输入输出模拟量信号以及开关量信号来实现对工业现场中各种数据采集以及对于各种设备的控制。其中工业现场的模拟量信号包括有压力,液位,温湿度,流量,化学成分,振动量以及偏移量等各种物理量以及化学量数据,而开关量信号在广义上来讲,只要可以用两种状态来表示的量都可以称之为开关量,即表征为“开”与“关”两种状态或者“是”与“非”的两种状态,其中包括有设备的启停,开关的闭合,触点的开断以及安全与否等各种状态。

工业现场应用中,开关量模拟量具有各种概念容易混淆,我们在此梳理一下各种概念让大家对于其有个比较清楚的认识。

1.干接点(干节点)与湿接点(湿节点):在很多文章里面经常提到干接点(干节点)以及湿结点(湿节点)的概念。开关量信号按照电源划分为有源开关(直接提供高低电平)和无源开关(提供感应器件或物理触点)。干接点(干节点)只是无源开关的俗称,无源开关指的是具有闭合与断开的两个状态,两个节点之间没有极性,可以互换。常见的干接点信号有:各种开关,按键,传感器输出以及继电器,干簧管输出等。相对应的两个节点之间有极性,不能互换,具有有电和无电的两个状态,称之为有源开关,大家相对应的称呼为湿接点(湿节点)。干接点接上电源就可以称之为湿结点。在工业现场使用中,干接点的使用要大大多于湿接点的使用,干接点具有以下几个优点:无极性问题,可以随便接入。接入容易,接口容易统一。连接干接点的导线即使长时间短路也不会影响设备。处理干接点开关量数量多。

2.模拟量信号以及数模转换器(A/D转换器):数模转换器是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。模拟量指的是在一定范围内连续变化的量,即可以在定义域内取任意值。而数字量在时间上和数值上离散的,不管精确度的取值多少,其在定义域内都是有限的,其不能像模拟量一样取任意值。而由于计算机只能识别“0”与“1”两个数值,计算机只能识别数字信号,计算机需要读取模拟信号的数值,就需要将模拟信号数字化,即采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号供计算机读取。

3.模拟量信号的精度与分辨率:模拟量信号里面精度与分辨率两个概念容易混淆,精度与分辨率都是用于表示模拟量信号的精确程度,两者之间相互关联但是又有所区别,用比较通俗的解释就是分辨率是该设备的模拟量信号在理论上能够达到的最小值,而精度则是模拟量信号在实际应用中能够达到的最小值,一般分辨率是用多少位来表示,精度是用百分比来表示。

我们知道模拟量信号经由数模转换器数字化之后转换为数字信号,而数字信号则由一串二进制数据的“0”“1”构成,在规定的量程范围内,二进制数据越长所表达的数值就越精确,分辨率采用的表达方式是多少位,比如16位,12位,16位就是由16个二进制数据表达,即有16个“0”“1”组成,即其可以将该量程划分为2的16次方等份,也就是说其最小值可以达到满量程的2的16次方分之一。同样的道理,12位的最小值是可以达到满量程的2的12次方分之一。由于模拟量信号用数字表达其最小表达数值由分辨率决定(如果不考虑实用性的话,分辨率可以达到无限小,比如100位即2的100次方分之一,但是如果模拟量信号精度达不到相应的标准,超高的分辨率没有意义。)。

而精度则是受多种因素影响,比如分辨率以及外部环境影响(比如温度,外部电磁干扰,导线的电阻),上文所述,分辨率是理论上的最小值(更小的值,数字信号根本就不能表达,即限定小数点后两位数,你就不可能表达0.001的数值出来),而精度则是实际应用中的最小值,精度一般指的是模拟信号在多次测量中能够达到的精确程度(比如同样的电流,如果精确到1毫安的话,多次测量肯定都是12毫安,但是如果精确的0.1毫安的话,本次测量给出的数值是12.2毫安,下次给出的数值是12.3毫安,那该设备的测量精度就只能是1毫安,而不是0.1毫安)。

 

 

 

 

 

 

 

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