章信号调理处理和记录

章信号调理处理和记录演示文稿当前1页，总共64页。（优选）章信号调理处理和记录当前2页，总共64页。第四章信号的调理与记录当前3页，总共64页。第四章信号的调理与记录当前4页，总共64页。1）直流电桥4.1电桥

●平衡条件当前5页，总共64页。令：4.1电桥

当前6页，总共64页。4.1电桥

1.与输入电压成正比。

2.与桥臂电阻变化率的代数和成正比。3.相邻臂电阻变化率符号相反，相对臂电阻变化率符号相同。性质：作用：1.补偿。同符号干扰量接法？

2.放大。条件：相邻异性，相对同性。当前7页，总共64页。电桥的接法：单臂

半桥全桥4.1电桥

当前8页，总共64页。4.1电桥

案例：受压时，如何接到电桥的两个臂上？受拉时呢？只有一个工作臂时如何补偿温度误差？两个力同时作用时，如何分别测量F和F呢？当前9页，总共64页。4.1电桥

案例：使用两组差动变化，组成全桥，进一步提高灵敏度？当前10页，总共64页。常用调平衡4.1电桥

当前11页，总共64页。2）交流电桥●平衡条件~4.1电桥

当前12页，总共64页。

电容传感器

电感传感器

电阻传感器4.1电桥

相邻臂为纯电阻，另两臂可为电容或电感？相对臂为纯电阻，另两臂可为电容或电感？当前13页，总共64页。4.1电桥

理想电感测量理想电容测量当前14页，总共64页。4.1电桥

损耗小的电容电桥的测量测量低频电感的电桥当前15页，总共64页。4.1电桥

直流电桥的优点：所需高稳定的直流电源容易获得电桥输出是直流，可以用直流仪表测量对连接导线要求较低电桥的平衡电路简单交流电桥的优点：可测量为电阻、电容、电感可测量为调制波，外界工频干扰不易从线路引进看后接的交流放大电路简单而无零漂当前16页，总共64页。具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥改变开关K的位置及调节可变电阻R3，调节电桥的电阻平衡。电容C是差动可变电容器，旋动电容平衡旋钮，实现电容平衡。

U0

UyacbdK4.1电桥

当前17页，总共64页。带感应耦合臂的电桥GU0～W1W2i1i2Z3Z1i感应耦合臂代以差动式三绕组电感传感器，通过敏感元件铁芯，将被测位移量转换为绕组间互感变化。变压器电桥

U0～U1U2W2W1Z3Z4iG4.1电桥

当前18页，总共64页。4.2调制与解调1目的微弱缓变信号的放大信号的远程传输

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，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。当前19页，总共64页。2种类调制信号x(t)载波信号a)幅度调制(AM)b)频率调制(FM)c)相位调制(PM)4.2调制与解调当前20页，总共64页。3调幅及解调

调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化．4.2调制与解调当前21页，总共64页。调幅原理乘法器4.2调制与解调用不同频率的载波对不同被测信号进行调制后，能够移动它们的频谱位置，使它们互相不发生覆盖。载波频率？当前22页，总共64页。同步解调原理乘法器滤波器4.2调制与解调当前23页，总共64页。包络(整流)检波解调若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号都具有正电压,然后再与高频载波相乘得到调幅波，其包络线具有调制波的形状。调幅波经过包络检波（整流、滤波）就可以恢复偏置后的信号。低通滤波4.2调制与解调当前24页，总共64页。相敏检波解调原信号为正，调幅波与载波y(t)同相原信号为负，调幅波与载波y(t)反相4.2调制与解调？调幅波与载波、原信号的相位关系将调幅波和标准信号进行比较，使其同相为正，反向为负。？如何取出原信号实质：改变调幅信号中对应载波信号为负部分的极性。当前25页，总共64页。相敏检波解调载波电压为正载波电压为负载波电压为正载波电压为负4.2调制与解调标准信号实现：利用二极管的单向导通作用改变输出信号的极性。当前26页，总共64页。例：动态应变仪4.2调制与解调电桥电源频率和标准信号为同频率；被测信号为负，使原载波信号反向。输出信号的幅值大小与载波信号无关。当前27页，总共64页。4频率调制与解调调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率，或者说，调频波是疏密不同的等幅波，疏密度随信号x(t)的幅值而变。调频波的瞬时频率可表示为4.2调制与解调优点：抗干扰能力强、便于远距离传输、不易错乱、跌落和失真，容易采用数字技术和计算机相连接。缺点：调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；调频系统比调幅系统复杂，因为调频是一种非线性调制。当前28页，总共64页。谐振电路调频对自激振荡器的谐振回路，当被测量在小范围内变化时，电容（电感）也有与之对应的、接近线性的变化回路的振荡频率和调谐参数的变化呈线性关系4.2调制与解调当前29页，总共64页。

压控振荡器调频

由集成运算放大器组成的电压–频率变换电路，简称压–频变换电路，其特点是输出信号的频率与输入电压成正比。积分器A2：正反馈放大器A1：前向通道：反馈通道：振荡条件：4.2调制与解调当前30页，总共64页。T1T2T3T4A4.2调制与解调

最简单的一种是将调频波放大，限幅成为方波，然后取其上升（或下降）沿转换为脉冲，脉冲的疏密就是调频波的疏密。每个脉冲触发一个定时的单稳态触发器，这样可以获得一系列时宽相等，疏密随调频波频率而变的单向窄矩形波。这样就得到了将频率变化向电压变化的转换，取其瞬时平均电压就反映了原信号电压的变化。调频波的解调当前31页，总共64页。鉴频器调频波→调频调幅波→幅值检波4.2调制与解调当前32页，总共64页。鉴频器电压－频率特性曲线亚谐振区等幅调频波的频率等于回路谐振频率，线圈中的耦合电流最大4.2调制与解调H()A()?调频波解调过程中的幅值及频率变化当前33页，总共64页。性能要求：4.3

放大器

3)规范输出：±5V电压；4~20mA电流。2)低阻抗输出:提高驱动能力。

4)抗干扰：共模抑制。

5)低温漂、低噪声、低失调电压。

1)高阻抗输入:隔离前级。

当前34页，总共64页。具有理想参数的运算放大器叫理想运算放大器。特点反相输入端的电位接近于“地”电位，常称为“虚地”。当前35页，总共64页。基本放大器4.3

放大器

反向放大器同向放大器差动放大器反向放大器：大增益，输入阻抗低。同向放大器：输入阻抗高，置于前级。特点：温漂大、失调电压大、抗共模干扰能力弱。

当前36页，总共64页。4.3

放大器

仪器放大器程控放大器特点：增益大、抗共模干扰能力强。

当前37页，总共64页。放大器两个输入端的电压:对全等臂电桥R1=R2=R3=R4=R

若为半桥双臂（差动电桥）电桥放大器4.3

放大器

输出电压与桥臂电阻R有关当前38页，总共64页。为了排除R的影响，采用电桥电源浮置法

电桥电源浮置的电桥放大器4.3

放大器

当前39页，总共64页。电荷放大器4.3

放大器

由于压电式传感器输出的电信号是很微弱的电荷，而且传感器本身也存在很大内阻，故输出能量甚微。通常把传感器信号先传输到高输入阻抗的前置放大器。当前40页，总共64页。电压比较器

在测试电路中常常需要对两个电压进行比较，一个是被测信号电压，另一个是参考电压；或者两个都是被测信号电压。当Ui<UR,输出电压等于稳压管的稳定电压当Ui<UR,输出端电位被Dw2箍住，Uo=-Uw2

4.3

放大器

当前41页，总共64页。4.4

滤波器

一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分．1滤波器分类（根据滤波器的选频作用分）

低通高通带通带阻当前42页，总共64页。理想滤波器：通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内都衰减为零。

4.4

滤波器

-当前43页，总共64页。实际滤波器：通带和阻带间没有严格界限,存在一个过渡带。

1)纹波幅度d：幅频特性的波动幅度。2)截止频率fc:幅频特性值等于0.707A0所对应的频率．

3)带宽B：上下截止频率间的频率范围

4.4

滤波器

当前44页，总共64页。5)品质因数Q:中心频率和带宽之比。

Q=f0/B6)倍频程选择性W:频率变化一个倍频程时的衰减量。如：上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即4)中心频率f0:

4.4

滤波器

？滤波器的分辨力和响应速度的关系滤波器的响应时间和带宽成反比。带宽愈窄，滤波器的分辨力越高。当前45页，总共64页。3RC无源滤波器

电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且有标准阻容元件。

1)一阶RC低通滤波器

4.4

滤波器

当前46页，总共64页。2)一阶RC高通滤波器

3)RC带通滤波器可以看作低通滤波器和高通滤波器的串联4.4

滤波器

R2>>R1？对时间常数的要求当前47页，总共64页。4.4

滤波器

1)电路增益小。2)带负载能力差，当外载荷变化时，滤波特性也随之变化。

3)过渡带较宽，幅频特性不理想。

无源滤波器缺点：

当前48页，总共64页。4.4

滤波器

有源滤波器

K=1+RF/R1有源滤波器由RC调谐网络和运算放大器组成。运算放大器可隔离级间耦合的影响，又可提高增益和带负载能力。RC网络通常作负反馈网络之用。当前49页，总共64页。4.4

滤波器

K=-RF/R1当前50页，总共64页。4.4

滤波器

通带外高频删减更快，达-40dB/10倍频程。当前51页，总共64页。频率响应函数为幅频和相频特性分别为（1）一阶有源低通滤波器4.4

滤波器

当前52页，总共64页。频率响应函数为幅频和相频特性分别为（2）二阶有源低通滤波器4.4

滤波器

当前53页，总共64页。由多路负反馈组成的带通滤波器元件少、输出阻抗低、品质因数高，应用广泛。频率响应函数为幅频、相频特性为5.4.5有源滤波器（3）二阶有源带通滤波器4.4

滤波器

当前54页，总共64页。4多路滤波器并联

1)恒带宽

4.4

滤波器

B=fc2-fc1

由增益相同、中心频率不同的带通滤波器组成。2)恒带宽比

B=fc1(2n-1)

？Q？覆盖分析频段？扫描式带通滤波器的扫描速度当前55页，总共64页。乘法器1的输出为经过乘法器2后，其输出为被测信号恒带宽滤波器不宜做成固定中心频率的，往往采用中心频率跟随参考信号频率的跟踪滤波法和相关滤波法。4.4

滤波器

（1）跟踪滤波器原理当前56页，总共64页。4.4

滤波器

（2）相关滤波器原理当前57页，总共64页。1倍频程滤波器4.4

滤波器

fc2=2nfc1当前58页，总共64页。案例：机床轴心轨迹的滤波处理

5滤波器的应用4.4

滤波器

当前59页，总共64页。滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运