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传感器模拟量信号采集与转换

共计 30 章节
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01
课程导入与工程场景锚定
从温度 · 压力 · 应变等典型传感器输出出发
课程导入工程场景锚定
02
模拟量信号基础与传感器输出特性
电压型 · 电流型 · 电阻型输出及其等效电路
模拟量信号基础传感器输出特性
03
信号调理第一关
放大与电平偏移——针对毫伏级传感器输… · 完成增益计算 · 偏置设置与单电源供电下的电平迁移
信号调理第一关放大
04
信号调理第二关
滤波与抗混叠——根据传感器信号带宽设… · 计算截止频率与阶数 · 并说明抗混叠滤波在采集链路中的位置
信号调理第二关滤波
05
信号调理第三关
阻抗变换与驱动——高输出阻抗传感器的… · 分析输入阻抗对测量精度的影响并完成跟…
信号调理第三关阻抗变换
06
采集链路误差预算实战
建立从传感器到ADC的误差传递模型 · 分配增益误差 · 偏置误差
采集链路误差预算…ADC
07
ADC核心参数与选型决策
分辨率 · 采样率 · 输入范围
ADC核心参数
08
采样定理与工程采样率确定
从信号最高频率与抗混叠滤波器过渡带出… · 计算最低采样率并分析欠采样导致的混叠…
采样定理工程采样率确定
09
量化噪声与有效分辨率评估
推导量化噪声功率与信噪比关系 · 结合过采样与噪声整形说明如何获得高于…
量化噪声有效分辨率评估
10
ADC输入接口与驱动电路设计
单端与差分输入的选择依据 · 输入共模范围 · 采样保持电容与驱动放大器建立时间对精…
ADC输入接口
11
参考电压源与比率式测量
基准电压源的初始精度 · 温漂与噪声对转换结果的影响 · 比率式测量消除激励源波动的原理与接线…
参考电压源比率式测量
12
多通道采集与切换实战
多路复用器的导通电阻 · 电荷注入与通道间串扰分析 · 完成多传感器轮询采集的时序设计与通道…
多通道采集切换实战
13
采样时序与SPI接口驱动开发
依据ADC数据手册时序图配置SPI模… · 时钟极性与相位 · 编写单次与连续转换的底层驱动并验证读…
SPI采样时序
14
数字滤波与滑动平均实战
针对工频干扰与随机噪声设计滑动平均 · 中值滤波与IIR低通 · 比较不同滤波策略对阶跃响应与噪声抑制…
数字滤波滑动平均实战
15
工频干扰抑制与共模问题排查
分析50Hz/60Hz干扰的耦合路径 · 设计差分输入 · 屏蔽接地与积分型ADC抑制方案
工频干扰抑制共模问题排查
16
校准实战一
零点与满量程两点校准——设计零点漂移… · 采集校准数据 · 计算校准系数并写入非易失存储
校准实战一零点
17
校准实战二
多点分段线性校准——针对非线性传感器… · 采集多点校准数据 · 实现分段线性插值与查表校准算法并评估…
校准实战二多点分段线性校准
18
温度补偿与传感器非线性修正
建立温度漂移模型 · 利用片上温度传感器或外部测温进行补偿 · 完成补偿前后全温区精度对比测试
温度补偿传感器非线性修正
19
从ADC码值到物理量的转换实现
编写定点与浮点两种转换函数 · 处理符号扩展 · 量程映射与单位换算
ADC码值到物理量的转…
20
噪声测量与信噪比评估实战
采集静态与动态输入数据 · 计算噪声均方根 · 峰峰值与信噪比
噪声测量信噪比评估实战
21
有效位数与精度实测
通过正弦波拟合或直方图法计算ENOB… · 对比数据手册指标并分析实际链路中的性…
有效位数精度实测
22
动态信号采集与频域分析
对振动或音频类传感器信号进行等间隔采… · 实施FFT分析 · 识别信号频率成分并验证抗混叠滤波效果
动态信号采集频域分析
23
过采样与抽取滤波提升分辨率
设计过采样率与数字抽取滤波器 · 实现分辨率提升 · 实测过采样前后噪声水平与有效位数变化
过采样抽取滤波提升分辨…
24
隔离与保护电路设计
针对工业现场传感器设计隔离放大 · 限流与过压保护电路 · 分析隔离对共模抑制与安全性的作用并完…
隔离保护电路设计
25
长线传输与4-20mA电流环采集
分析电压传输与电流传输的抗干扰差异 · 设计4-20mA接收电路与断线检测 · 完成长线传输下的精度测试
mA长线传输
26
低功耗采集系统设计
针对电池供电场景 · 规划传感器激励 · 信号调理与ADC的功耗预算
低功耗采集系统设…针对电池供电场景
27
嵌入式采集固件架构实战
以定时器触发ADC · DMA搬运与双缓冲为核心 · 搭建采集
嵌入式采集固件架…ADC
28
采集系统综合调试与故障排查
搭建完整采集链路 · 使用示波器与逻辑分析仪定位无输出 · 跳变
采集系统综合调试故障排查
29
精度验证与不确定度评估
依据测量不确定度评定方法 · 对采集系统进行重复性 · 复现性与线性度测试
精度验证不确定度评估
30
综合项目交付
面向一个真实传感器采集任务 · 完成需求分析 · 链路设计
综合项目交付面向一个真实传感…