第四章信号调理

1、第四章第四章 信号调理、处理和记录信号调理、处理和记录概述概述4-1 电桥电桥4-2 调制与解调调制与解调4-3 滤波器滤波器4-4 信号的放大信号的放大4-5 信号的指示和记录装置信号的指示和记录装置概述概述被测量经过传感器转换成电信号，通常要进行某被测量经过传感器转换成电信号，通常要进行某些调理和处理，其目的是提高信噪比，并把信号转换些调理和处理，其目的是提高信噪比，并把信号转换成易于处理、接收和显示的形式，这些处理过程也称成易于处理、接收和显示的形式，这些处理过程也称为信号的中间转换。为信号的中间转换。下一节下一页上一页目录4-1 电桥电桥电桥是一种将电阻、电感、电电桥是一种将电阻、电感

2、、电容等参量的变化转变为电压或电流容等参量的变化转变为电压或电流输出的一种测量电路。其输出既可输出的一种测量电路。其输出既可用指示仪表直接测量，也可以送入用指示仪表直接测量，也可以送入放大器进行放大。放大器进行放大。图示为一纯电阻电桥。当输出端接入电阻较大的仪表或图示为一纯电阻电桥。当输出端接入电阻较大的仪表或放大器时，可视为开路，电流输出为放大器时，可视为开路，电流输出为0，只有电压，只有电压Uy 输出。输出。一、直流电桥一、直流电桥下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥电桥平衡时，输出电桥平衡时，输出Uy =0，得电桥平衡条件：，得电桥平衡条件：当各桥臂电阻有一微小变化（如应变片电

3、阻的变化）当各桥臂电阻有一微小变化（如应变片电阻的变化）时，电桥失去平衡，时，电桥失去平衡，Uy0。考虑到各桥臂电阻变化均很小，。考虑到各桥臂电阻变化均很小，可忽略其高次项，并考虑到可忽略其高次项，并考虑到 R1R3 = R2R4 ，可得：，可得：04433221122121)()(URRRRRRRRRRRRUy 下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥04433221122121)()(URRRRRRRRRRRRUy 实际应用中，常用全等臂电桥，即实际应用中，常用全等臂电桥，即 R1=R2=R3=R4=R0 ，此时，此时，)(4432100RRRRRUUy 注意：注意：这里的这里的 R

4、1 、 R2 、 R3 、 R4 均为代数量。从上均为代数量。从上式可知，式可知， 当当| R1|=| R2 |=| R3 |=| R4 |时，时，要使电桥输出要使电桥输出不为不为0，则要求相邻桥臂阻值变化极性应相反，相对桥臂阻，则要求相邻桥臂阻值变化极性应相反，相对桥臂阻值变化极性应相同，这就是值变化极性应相同，这就是电桥的和差特性电桥的和差特性。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥测量时，有三种常用的连接形式，开始时，各桥臂电测量时，有三种常用的连接形式，开始时，各桥臂电阻值相等，均为阻值相等，均为R0 ，当电阻值有变化时，各连接的输出分，当电阻值有变化时，各连接的输出分别为：别

5、为：（1）半桥单臂：）半桥单臂：004URRUy)(4432100RRRRRUUy 下一节下一页上一节 上一页目录单臂单臂 4-1 电桥电桥)(4432100RRRRRUUy （2）半桥双臂：（）半桥双臂：（ | R1|=| R2 |=| R |）002URRUy下一节下一页上一节 上一页目录半桥半桥4-1 电桥电桥)(4432100RRRRRUUy （3）全桥：（）全桥：（ | R1|=| R2 |=| R3 |=| R4 | =| R |）00URRUy下一节下一页上一节 上一页目录全桥全桥4-1 电桥电桥测试中还用到一种平衡电桥：测试中还用到一种平衡电桥：下一节下一页上一节 上一页目录4

6、-1 电桥电桥二、交流电桥二、交流电桥交流电桥采用交流电源，电桥四个桥臂可以是电感、交流电桥采用交流电源，电桥四个桥臂可以是电感、电容或电阻，还可以是它们的混合电容或电阻，还可以是它们的混合阻抗。阻抗一般用复阻抗。阻抗一般用复数表示。数表示。平衡条件：平衡条件：Z1Z3 = Z2Z4423104020301 jjjjeZeZeZeZ 或：或：)(0402)(03014231 jjeZZeZZ即：即：此即为此即为交流电桥平衡条件交流电桥平衡条件。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥式中，式中，Z01、 Z02、 Z03、 Z04为各阻抗的模，为各阻抗的模， 1、 2、 3、 4为各桥臂

7、电压与电流间的相位差，称为阻抗角。纯为各桥臂电压与电流间的相位差，称为阻抗角。纯电阻电阻 =0；电感性阻抗；电感性阻抗 0；电容性阻抗；电容性阻抗 0。为满足上述条件，交流电桥各桥臂可有不同的组合。为满足上述条件，交流电桥各桥臂可有不同的组合。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥如图一种常用的电容电桥，其平衡条件为：如图一种常用的电容电桥，其平衡条件为：R1R3=R2R4 R2/R3=C4/C1 。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥图图4-5是一种常用的电感电桥，其平衡条件为：是一种常用的电感电桥，其平衡条件为：R1R3=R2R4 和和L1R3=L4R2 。实际应用中，实

8、际应用中，交流电桥多交流电桥多用于电阻传感器，较少用用于电阻传感器，较少用于电感传感器，几乎不用于电感传感器，几乎不用于电容传感器于电容传感器（它们一般（它们一般用调频电路）。用调频电路）。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥对于纯电阻交流电桥，由于导线分布电容的影响，相当对于纯电阻交流电桥，由于导线分布电容的影响，相当于每个桥臂并联了一个电容于每个桥臂并联了一个电容(图图4-6)，因此，需要调电阻平衡，因此，需要调电阻平衡和电容平衡。图和电容平衡。图4-7是用于动态应变仪的一种具有电阻与电容是用于动态应变仪的一种具有电阻与电容预调平衡的纯电阻交流电桥。预调平衡的纯电阻交流电桥。下一

9、节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥交流电桥的供桥电源一般是采交流电桥的供桥电源一般是采用用510KHz 的音频交流电，其输的音频交流电，其输出是一种调制波，这样，外界干出是一种调制波，这样，外界干扰不容易从线路引入（干扰频率扰不容易从线路引入（干扰频率较低），并且，后接的交流放大较低），并且，后接的交流放大电路简单而无零漂。电路简单而无零漂。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥三、带感应耦合臂的电桥三、带感应耦合臂的电桥它是将感应耦合的一对绕组作为桥臂而组成的电桥，它是将感应耦合的一对绕组作为桥臂而组成的电桥，也称为变压器电桥。用差动电容传感器的电容代替也称为变压器电桥。用差

10、动电容传感器的电容代替Z3和和Z4时，可用于电容传感器。而用差动电感传感器代替感应耦时，可用于电容传感器。而用差动电感传感器代替感应耦合臂时，又可测电感传感器的输出。合臂时，又可测电感传感器的输出。这种电桥具有较高的精度和灵敏度，性能稳定，频率这种电桥具有较高的精度和灵敏度，性能稳定，频率范围广，应用越来越广。范围广，应用越来越广。下一节下一页上一节 上一页目录4-1 电桥电桥下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调对缓变的微小电信号，除了用直流放大外，目对缓变的微小电信号，除了用直流放大外，目前较常用的方法是先调制而后用交流放大。前较常用的方法是先调制而后用交流放大。下一节

11、下一页上一节 上一页目录 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。输出信号中取出放大了的缓变信号。 第第19页页4-2 调制与解调调制与解调调制调制是使一个信号的某些参数在另一信号的控制下而是使一个信号的某些参数在另一信号的控制下而发生变化的过程，前一信号称为载波，其频率较高，后一发生变化的过程，前一信号称为载波，其频率较高，后一信号称为调制信号，它控制载波某一参数的变化，调制信信号称为调制信号，它控制载波某一参数的变化，调制信号一

12、般为缓变信号。两者综合作用的结果（输出）称为已号一般为缓变信号。两者综合作用的结果（输出）称为已调波。从已调波中恢复出调制信号的过程称为调波。从已调波中恢复出调制信号的过程称为解调解调。根据载波受调制参数的不同，可分为调幅（根据载波受调制参数的不同，可分为调幅（AM）、）、调频（调频（FM）和调相（）和调相（PM）三种。主要讨论前两种。）三种。主要讨论前两种。下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调一、调幅及其解调一、调幅及其解调1、调幅原理、调幅原理将高频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）将高频简谐信号（载波）与

13、测试信号（调制信号）相乘，其结果即为调幅波。如交流电桥（全桥）的输出：相乘，其结果即为调幅波。如交流电桥（全桥）的输出： uSuRSRuRRuggy 000下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调则有：则有：由傅里叶变换的性质，时域中两信号相乘，对应于两由傅里叶变换的性质，时域中两信号相乘，对应于两信号在频域中进行卷积，即：信号在频域中进行卷积，即：)()()()(fYfXtytx余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线)()(21)()(212cos)(000fffXfffXtftx)(21)(212cos000fffftf下一节下一页上一节 上一页

14、目录4-2 调制与解调调制与解调从图形上看，调幅过程就相当于频谱从图形上看，调幅过程就相当于频谱“搬移搬移”过程。但过程。但其幅值减半。其幅值减半。下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调若把调幅波再次若把调幅波再次与原载波信号相乘，则与原载波信号相乘，则频域图形将再一次频域图形将再一次“搬搬移移”，其结果如图所示。，其结果如图所示。用低通滤波器滤去中心用低通滤波器滤去中心频率为频率为2f2f0 0 的高频成份，的高频成份，就可复原调制信号就可复原调制信号( (但但其幅值已减半，可用放其幅值已减半，可用放大处理补偿大处理补偿) )，这一过，这一过程称为程称为同步解调同步解调。

15、下一节下一页上一节 上一页目录第第25页页幅度调制与解调过程（波形分析）幅度调制与解调过程（波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器滤波器滤波器z(t)x(t)第第26页页幅度调制与解调过程（频谱分析）幅度调制与解调过程（频谱分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器滤波器滤波器z(t)x(t)第第27页页幅度调制与解调过程（数学分析）幅度调制与解调过程（数学分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器滤波器滤波器z(t)x(t)(tx)2cos()()(tftxtxzm)(tz)(tztftxtyzm2c

16、os)()(2)22cos()()(21tftxtxz第第28页页4-2 调制与解调调制与解调调幅的目的调幅的目的是使缓变信号是使缓变信号转变为频率较高的信号，以便转变为频率较高的信号，以便用交流放大和传输。解调的目用交流放大和传输。解调的目的是为了恢复原信号。的是为了恢复原信号。由图可知，若载波的频率由图可知，若载波的频率太低，就有可能使原信号的频太低，就有可能使原信号的频谱在谱在“搬移搬移”后出现重叠，以后出现重叠，以至解调时不能准确地恢复原信至解调时不能准确地恢复原信号。因此，载波频率应大于信号。因此，载波频率应大于信号中的最高频号中的最高频fm。实际应用中，。实际应用中，载波频率至少数

17、倍至数十倍于载波频率至少数倍至数十倍于调制信号。调制信号。下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调2、整流检波与相敏检波、整流检波与相敏检波前面提及的用调幅波与载波相乘进行解调的方法原理前面提及的用调幅波与载波相乘进行解调的方法原理上很简单，但必须使用性能良好的线性乘法器，实际应用上很简单，但必须使用性能良好的线性乘法器，实际应用较少。除此之外，调幅波的解调还有两种方法：较少。除此之外，调幅波的解调还有两种方法： 整流检波整流检波 相敏检波相敏检波下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调（1）整流检波）整流检波对图对图a所示的情所示的情况，只要对调幅波进况，

18、只要对调幅波进行简单的半波整流或行简单的半波整流或全波整流后，滤除高全波整流后，滤除高频分量，就能恢复原频分量，就能恢复原信号。其条件是调制信号。其条件是调制信号必须有足够大的信号必须有足够大的直流分量（可迭加进直流分量（可迭加进去），确保调制信号去），确保调制信号没有负电压即可。没有负电压即可。若直流分量不够大，则调幅波图形如图若直流分量不够大，则调幅波图形如图b所示，就无法用所示，就无法用整流检波方法获取原调制信号。这时可用相敏检波方法。整流检波方法获取原调制信号。这时可用相敏检波方法。下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调(2) 相敏检波相敏检波 下一节下一页上一节

19、上一页目录4-2 调制与解调调制与解调调频调频（频率调制）是利用信号电压的幅值控制一个振荡（频率调制）是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。当信号电压为压成正比。当信号电压为0时，调频波的频率等于中心频率时，调频波的频率等于中心频率（载波频率），信号电压为正时，频率提高，负值时频率降（载波频率），信号电压为正时，频率提高，负值时频率降低。所以，调频波是随信号幅值而变化的疏密不等的等幅波。低。所以，调频波是随信号幅值而变化的疏密不等的等幅波。二、调频及其解调二、调频及其解调下一节下一页上一

20、节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调调频波的瞬时频率可表示为：调频波的瞬时频率可表示为： f = ff = f0 0 f f式中：式中：f f0 0载波频率，或称为中心频率载波频率，或称为中心频率 ff频率偏移，与调制信号频率偏移，与调制信号x(t)x(t)的幅值成正的幅值成正比。比。下一节下一页上一节 上一页目录)*)(2cos()(0ttxfAty4-2 调制与解调调制与解调1、直接调频电路、直接调频电路图示为一种并联谐振电图示为一种并联谐振电路，电路谐振频率为：路，电路谐振频率为：若电路中若电路中C C为电容传感器的输出，则为电容传感器的输出，则 f f 将随将随C C的变化而变化

21、。的变化而变化。LCf21CfLLCCf)21()(21)(21(23下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调CfLLCCf)21()(21)(21(23由此可知，回路的振荡频率将和调谐参数由此可知，回路的振荡频率将和调谐参数C（或（或L）的变）的变化呈线性关系，也就是说，在小范围内，它和被测量的变化化呈线性关系，也就是说，在小范围内，它和被测量的变化有线性关系。有线性关系。在在f f0 0附近有附近有C=CC=C0 0，故，故002 CCff)21 (000CCffff下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调2、压控振荡器、压控振荡器压控振荡器是另一种调频

22、电路。目前已有各种各样的集成压控振荡器是另一种调频电路。目前已有各种各样的集成化的压控振荡器芯片出售。它的输出是一种疏密相间的等幅方化的压控振荡器芯片出售。它的输出是一种疏密相间的等幅方波，其频率与控制信号电压波，其频率与控制信号电压ux成正比。成正比。3、鉴频器、鉴频器调频波的解调电路又叫鉴频器或频率检波器，它的作用是调频波的解调电路又叫鉴频器或频率检波器，它的作用是将调频波频率的变化变换成电压幅值的变化。实现鉴频的方法将调频波频率的变化变换成电压幅值的变化。实现鉴频的方法很多，图很多，图4-17是一种采用变压器耦合的谐振回路鉴频方案，也是一种采用变压器耦合的谐振回路鉴频方案，也是测试仪器中

23、常用的鉴频方法。是测试仪器中常用的鉴频方法。下一节下一页上一节 上一页目录4-2 调制与解调调制与解调这种鉴频方法要经过两个步骤这种鉴频方法要经过两个步骤：（：（1）将等幅的调频波）将等幅的调频波变成幅值随频率变化的调频变成幅值随频率变化的调频调幅波；调幅波；(2)用幅值检波器得用幅值检波器得到原调制信号。到原调制信号。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器滤波器是一种选频装置，它能起到过滤信号中某些频率滤波器是一种选频装置，它能起到过滤信号中某些频率成份分量的作用。成份分量的作用。一、滤波器的分类一、滤波器的分类1、按选频作用分按选频作用分：低通、高通、带通、带阻滤波器。：低通、

24、高通、带通、带阻滤波器。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器2、按构成元件分按构成元件分：RC、LC和晶体谐振滤波器。和晶体谐振滤波器。3、按电路性质分按电路性质分：有源（带运算放大器）、无源滤波器。：有源（带运算放大器）、无源滤波器。4、按被处理信号性质分：按被处理信号性质分：模拟、数字滤波器。模拟、数字滤波器。5、按工作原理分：按工作原理分：机械滤波器（如衬垫）、电路网络滤机械滤波器（如衬垫）、电路网络滤波器。波器。本节主要介绍电路网络滤波器的一些基本知识。本节主要介绍电路网络滤波器的一些基本知识。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器二、理想滤波器二、理想滤波器

25、其它0|)(020cftjffeAfH下一节下一页上一节 上一页目录 理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。4-3 滤波器滤波器三、实际三、实际RC调谐式滤波器调谐式滤波器1、实际滤波器的基本参数、实际滤波器的基本参数图示为理想带通与实际带图示为理想带通与实际带通滤波器的幅频特性。对理想通滤波器的幅频特性。对理想滤波器，当滤波器，当fc1=f =fc2时，时，A(f)=A0，其他，其他A(f)=0。而对实。而对实际滤波器，际滤波器，A (f)曲线没有明显曲线没有

26、明显的转折点，且在通带内，的转折点，且在通带内， A (f)并非常数，因此，需要更多的并非常数，因此，需要更多的参数来描述实际滤波器的性能。参数来描述实际滤波器的性能。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器（1）纹波幅度纹波幅度d：越小越好，：越小越好，2/0Ad （2）截止频率截止频率：时所对应的频率时所对应的频率fc1和和fc2。2/)(0AfA信号幅值的平方表示信号信号幅值的平方表示信号的功率，所以截止频率正好对的功率，所以截止频率正好对应于半功率点。用分贝数表示应于半功率点。用分贝数表示时，时， 对应于对应于-3dB点，即点，即截止频率点的幅值相对于截止频率点的幅值相对于A

27、0衰衰减减-3dB。2/0A下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器（3）带宽带宽B和品质因数和品质因数Q：上、下：上、下截止频率之间的频率范围称为滤波截止频率之间的频率范围称为滤波器的器的带宽带宽，也称，也称-3dB带宽。带宽。B=fc2-fc1。带宽越小，滤波器的频率分辨。带宽越小，滤波器的频率分辨力越高。通带中心频率与带宽力越高。通带中心频率与带宽B之之比称为滤波器的比称为滤波器的品质因数品质因数Q。（4）倍频程选择性倍频程选择性：它反映滤波：它反映滤波器对通带以外频率成分衰阻的能力。器对通带以外频率成分衰阻的能力。是指是指fc1/2点和点和2fc2 点的幅值相对于点的幅值相对

28、于fc1点和点和fc2 点的幅值的衰减量点的幅值的衰减量，用，用dB表示。表示。 dB数越大，滤波器选择数越大，滤波器选择性越好。性越好。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器（5）滤波器因数（或矩形系数）滤波器因数（或矩形系数）反映对通带以外频率成分反映对通带以外频率成分衰阻的快慢。衰阻的快慢。理想滤波器理想滤波器=1，通常使用，通常使用的滤波器的滤波器1 5。有些滤波器，阻带衰减量有些滤波器，阻带衰减量达不到达不到-60dB，则上式中，则上式中B-60dB用用B-40dB或或B-30dB代替。代替。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器2、RC调谐式滤波器的基本特性

29、调谐式滤波器的基本特性 这种滤波器具有较好的低频性这种滤波器具有较好的低频性能，在测试系统中较常用。能，在测试系统中较常用。（1）一阶一阶RC低通滤波器低通滤波器输入输入ux，输出，输出uy，均为电压信，均为电压信号。号。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器令令 = RC = RC，称时间常数。则：，称时间常数。则：当当 时，时， ，RCf211)(fA且且 关系为近似于过原关系为近似于过原点的直线。可保证不失真测试。点的直线。可保证不失真测试。ff )(下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器此式表明，此式表明，RC值决定着上截止频值决定着上截止频率。率。RCfC21

30、2下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器（2 2）RCRC高通滤波器高通滤波器（ = RC）滤波器的滤波器的3dB截止频率为：截止频率为：下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器（3）RC带通滤波器带通滤波器将将RC低通滤波器和低通滤波器和RC高通滤波器串联，可做成带通高通滤波器串联，可做成带通滤波器。滤波器。下截止频率为原高通滤波器的下截止频率：下截止频率为原高通滤波器的下截止频率：上截止频率为原低通滤波器的上截止频率：上截止频率为原低通滤波器的上截止频率：要要注意注意的是高、低通两级串联时，相互有影响。为消的是高、低通两级串联时，相互有影响。为消除两级耦合时的相互影响

31、，两级间常用射极输出器或运算除两级耦合时的相互影响，两级间常用射极输出器或运算放大器进行隔离。所以，实际的带通滤波器常常是有源的。放大器进行隔离。所以，实际的带通滤波器常常是有源的。下一节下一页上一节 上一页目录第第50页页4-3 滤波器滤波器四、恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器四、恒带宽比滤波器和恒带宽滤波器对信号作频谱分析时，要知道各频率成份（一般是频率对信号作频谱分析时，要知道各频率成份（一般是频率范围）幅值的大小。为此，可将信号通过放大倍数相同而范围）幅值的大小。为此，可将信号通过放大倍数相同而中心中心频率不同频率不同的多个带通滤波器，得到各通带内信号的幅值。的多个带通滤波器，得到各通带内

32、信号的幅值。有有两种方法两种方法：一是将：一是将滤波器做成中心频率可调的，滤波器做成中心频率可调的，二是在一台仪器内安装多个二是在一台仪器内安装多个中心频率不同的带通滤波器，中心频率不同的带通滤波器，且各滤波器带通按一定规律且各滤波器带通按一定规律排列。图示为一倍频程谱分排列。图示为一倍频程谱分析装置示意图。图中数字为析装置示意图。图中数字为中心频率。中心频率。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器1、恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器采用具有同样品质因数采用具有同样品质因数Q的调谐的调谐 式滤波器做成邻接式式滤波器做成邻接式滤波器组，则该滤波器组是一些恒带宽比的滤波器构成的。滤波器组，

33、则该滤波器组是一些恒带宽比的滤波器构成的。因为因为B=fn /Q，所以中心频率，所以中心频率fn 越高，则带宽越高，则带宽B越大。越大。若若fc2 =2n fc1 ，当，当n=1时，我们称为倍频程滤波器；当时，我们称为倍频程滤波器；当n=1/3时，我们称之为时，我们称之为1/3倍频程滤波器。倍频程滤波器。n 称为倍频程数。称为倍频程数。下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器中心频率中心频率fn 用几何平均求得：用几何平均求得：当当n=1时，时，Q=1.41，n=1/3时，时，Q=4.38， n=1/5时，时，Q=7.2。2/2/122/22/12112221222nnnnccnnc

34、nncccncncfBQQfBfffffffffff 又又（1）下一节下一页上一节 上一页目录4-3 滤波器滤波器对一组邻接的滤波器组，后一频率的中心频率对一组邻接的滤波器组，后一频率的中心频率fn2和前和前一个滤波器的中心频率一个滤波器的中心频率fn1 也有类似的关系：也有类似的关系：112/3212121212112/211122222,222nncnccncncnccncccnccncncfffffffffffffffff 又又（2）根据（根据（1）式和（）式和（2）式，只要选定）式，只要选定n值，就可设计出值，就可设计出覆盖给定频率范围的邻接式滤波器组。覆盖给定频率范围的邻接式滤波器组

35、。下一节下一页上一节 上一页目录第第55页页1/31/3倍频程滤波器倍频程滤波器4-3 滤波器滤波器2、恒带宽滤波器恒带宽滤波器对恒带宽比滤波器来说，其通频带在低频段很窄，而对恒带宽比滤波器来说，其通频带在低频段很窄，而进入高频段后，通频带很宽，这样，它的频率分辨力在低进入高频段后，通频带很宽，这样，它的频率分辨力在低频段很好，而在高频段很差。为改善这种现象，可使用恒频段很好，而在高频段很差。为改善这种现象，可使用恒带宽滤波器。带宽滤波器。为提高频率分辨力，带宽不宜太大，这样，为覆盖整为提高频率分辨力，带宽不宜太大，这样，为覆盖整个频率范围，就需要很多滤波器。为此，恒带宽滤波器的个频率范围，就

36、需要很多滤波器。为此，恒带宽滤波器的中心频率往往做成可调的。中心频率往往做成可调的。下一节下一页上一节 上一页目录第第57页页案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤波器的应用滤波器的应用第第58页页案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律 1 1 基本放大电路基本放大电路 4-4 信号的放大信号的放大 电压增益电压增益: :1) 1) 反相放大器反相放大器 1RRAFv 反馈电阻反馈电阻R RF F值不能太大，否则会产生较大的值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1R1的的取值应远大于信号源取值应远大于信号源UiUi的内阻的内阻。 2)2)同相放大器同相放大器 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 同相放大器也同相放大器也是最基本的电路是最基本的电路 ，其闭环电压增益其闭环电压增益AvAv为为: :11RRAFv4-5 信号的指示和记录装置信号的指示和记录装置指示和记录装置是测试系统的最后一个重要环节。指示和记录装置是测试系统的最后一个重要环节。一、动圈式磁电指示机构一、动圈式磁电指示