第三章数据采集完整系统基本原理
第三章数据采集系统基本原理
第一节数据采集系统基本组成
⒈传感器：将被测的物理量转换成电压信号送至仪器输入电路。
⒉仪器输入电路：传感器与仪器之间的匹配电路，它作为传感器的输出负载必须具有足够高的输入阻抗，同时它的输出信号作为仪器的输入信号，要求它具有非常小的输出阻抗。仪器输入电路对共模干扰信号具有很强的抑制能力，即具有很高的共轭抑制比。
图3-1 数据采集系统的基本组成框图
⒊低噪声前置放大器：对检测到的微弱电信号给以固定增益的放大，由于该放大器位于仪器一系列电路的前端，它的噪声是仪器整体系统噪声的主要提供者，因此任何电子仪器测量系统的前置放大器都必须是低噪声电路。
⒋电模拟滤波器
①低切滤波器：用来去除低频干扰信号，在地震勘探工作中低频干扰信号主要是指面波信号。
三国演义的主要内容②高切滤波器：它用来去除高频干扰，在数字信息采集系统中，一般都设置采样开关，这样高切滤波器主要用来去除信号中不满足采样定理的假频成分，假频信号的频率是信号中比折叠频率还高的高频成分。
③陷波器：它用来除去50Hz的工业频率干扰。
⒌多路采样开关：在一个采样周期之内，对全部各路信号按先后顺序分别采样一次，将多路系统转换为单路系统，实现多路合一；同时将连续的模拟信号转换为离散的模拟子样脉冲。⒍模数转换器：则将每一个子样脉冲电压转换为二进制代码。
⒎数据记录系统：将二进制代码按照国际专业技术组织的规定，进行编排和编码，编排主要是将一定长度的二进制数据编排成便于计算机数据处理的字节形式；编码则是为了数据写读的方便，针对数码“1”和“0”对磁带剩余磁通的变化方式所作出的规定。第二节 输入电路和低噪声前置放大器
一、差动放大器输入电路
A 1和A 2的输出分别为V 1和V 2，它们可表示为
2111i W FO i W FO V R R V R R V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫  ⎝⎛+= ，1221i W FO
i W FO V R R V R R V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫  ⎝
⎛+=
放大器A 3具备输入平衡条件，它的输出V 0表示为
()()2121021i i f F W FO f F
生物质V V R R R R V V R R V -⋅⋅⎪⎪⎭⎫  ⎝
⎛+-=-⋅-
=  闭环增益为：f F W FO i i F R R R R V V V K ⎪⎪⎭⎫  ⎝
⎛+-=-=
21210
由于该电路具有很高的输入阻抗和共模抑制比，许多数字地震仪的输入电路都采用了该形式的电路。
二、低噪声前置放大器 ⒈对前置放大器的噪声要求
在没有信号输入（放大器入口接地）的情况下，由于内部噪声源的存在，放大器仍有输出信号，该信号即为放大器的噪声。把放大器电路输出端测得的噪声有效值n V 除以该电路的增益K ，即得到放大器的等效输入噪声/in n E V K = 。
以三级放大器为例，输出噪声为：
3)n V K
=等效输入噪声为：
123n
in V E K K K ==⋅⋅针对集中式地震数据采集系统，前置放大器、滤波器、多路转换开关、浮点放大器（主放）和模数转换器为五个互不相关的噪声源，等效输入噪声为：
in E =等效输入噪声反应了仪器实际所能记录的最小信号的幅度V imin （即
min i in V E =）
。输入信号一旦小于等效输入噪声，输入信号将被仪器噪声所淹没（即信噪比小于1）。从上述分析可以看出，系统整体等效输入噪声主要由前置放大器提供，同时较大的前置放大器的增益可以有效减少后继电路噪声的影响。、
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5开心超人主题曲
2 1
前 放
主 放
1:1
v 0
1:1
1:1
2．双端输入单端输出型前置放大器电路
两个反向器的输出之间的电位差为/i V ，/i V 是以Q 为主的第一级负反馈放大
器的输出，放大倍数为：
/001221i e i e e
V R R R
K V R R +===+
同时，/i V 又是第二级放大器的输入信号，在输入平衡条件下，第二级放大器的
增益为： 222
f i R K R =-
，放大器总的增益为：
2012221f i e R R K K K R R ⎛⎫
=⋅=-
⋅+ ⎪⎝⎭
6月5日是世界环境日
在下面的第二个电路实例中，放大器的闭环增益为：
021e R K R ⎛⎫
=-+ ⎪⎝
⎭
唐家三少的全部小说第三节 电模拟滤波器
一、 低切滤波器
1、二阶有源低切滤波器
低切滤波器的作用是消除面波为主的低频干扰，根据节点电位法：
()⎪⎪⎭
⎪
⎪
⎬⎫'=⎪⎪⎭⎫  ⎝⎛+++='⎥⎦⎤⎢⎣⎡++S C V V R S C S C V S C V R V V R S C C o o i o o
o 22212112111
解上方程组可得以拉氏变换形式表示的系统传递函数为
()2
1212212
122
五常指的是
11R R C C S R C C C C S S S H +
⋅++=

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