工程测试技术 第四章 第二讲

工程测试技术第四章、模拟信号处理工程测试技术本章学习要点：第4章模拟信号处理掌握模拟信号放大原理掌握电桥原理及基本特性掌握信号调制及解调原理掌握理想滤波器模型及特性了解实际滤波器基本参数上讲内容信号调理的目的和内容信号放大原理电桥原理和基本特性幅度调制及解调原理频率调制及解调原理本讲内容第4章模拟信号处理下讲内容理想滤波器模型实际滤波器基本参数RC无源滤波器特性信号分析不改变信号本身的状态和特征，在信号的传输历程中，它是并联于该历程上的运算，由旁路输出运算结果信号处理结果输出信号输入信号分析结果输出信号输入信号处理与信号分析的本质区别信号处理会改变信号本身的状态和特征，是串联于信号传输历程上的运算，运算后的输出改变信号的状态信号处理电路信号输出传感器信号模拟信号处理结构示意图从结构上来讲，具体的模拟信号处理过程实际上是一个系统，传感器信号是系统的输入，处理后的信号是系统的输出，处理的内容和复杂程度不同，系统的规模和结构也将不同。信号处理技术决定着检测设备的总体性能。x(t)h(t)y(t)信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。信号调理的目的1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。

2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制解调处理。

信号放大信号放大目的幅度增加(1)抗干扰;(2)阻抗匹配2分类放大器直流放大器交流放大器电荷放大器幅度增大；低频保留，高频截止(工作点会产生温漂，稳定性是设计重点)幅度增大；高频保留，低频截止（工作点保持在0V不变，温漂影响小，电路稳定性好，结构简单）

电荷增大（特殊的放大器，设计中输出电压随传感器电荷变化而变化）△ZU

1目的:将传感器输出的微弱电信号进行增强，以达到后续处理要求电桥放大器特性比较放大器类型特点传感器典型应用直流放大器对信号电压的大小放大，工作点会随温度等的变化而波动，信号在零点上方或下方波动，电路的稳定性成为设计的重点电阻应变计、电阻式传感器、铂热电阻测温传感器等交流放大器对信号电压大小的变化放大，工作点保持在0V不变、信号在0V上下波动变化，温漂影响较小，电路的稳定性好、结构简单差动变压器、电容式、电感式传感器等。电荷放大器一种特殊的放大器，输出电压随传感器电荷的变化而变化,对电荷信号直接放大压电式传感器。放大是测试系统的基本环节，放大器的放大倍数是关键的参数!电桥电桥是测试中常用的信号处理方法，是将电阻、电感、电容及阻抗参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路，由于电路简单，并具有较高的精确度和灵敏度，被广泛使用。电桥分类:(按照其激励电源)直流电桥交流电桥对于电阻式传感器，既可采用直流电桥形式，也可采用交流电桥形式。对于电感式、电容式传感器或阻抗式传感器（如电涡流式传感器），则应配用交流电桥，与传感器配接的电桥主要采用不平衡电桥。电桥的基本结构单臂电桥，一个桥臂阻值发生变化，其余三个臂的阻值均恒定，对应接入一个传感器的变换器情况。差动半桥，两个桥臂阻值发生差动变化，其余两个恒定，对应于接入一个差动式传感器的两个差动变换器情况。差动全桥，四个桥臂阻值均发生差动变化，对应于接入一个传感器的四个差动变换器作为电桥的四个桥梁情况。电压源供电时的输入-输出（ΔZ-U）特性单臂电桥差动半桥差动全桥在输入量∆Z相同的情况下：

差动半桥的输出U近似为单臂电桥的两倍；

差动全桥的输出是差动半桥的两倍，近似为单臂电桥的四倍。电桥的输入输出特性电桥的灵敏度单臂电桥差动半桥差动全桥灵敏度定义（电压源供电）：单臂电桥的灵敏度是输入∆Z的函数，即在全量程范围内不为常量，∆Z–U特性不是一条直线，具有非线性。差动半桥与差动全桥的灵敏度