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文档简介
《机械工程测试技术》授课：刘辉山东建筑大学机电工程学院2007§2－5实现不失真测试的条件时域：输出y(t)和输入x(t)满足关系：y(t)=A0x(t—t0)A0、t0
——常数。t0tx(t),y(t)x(t)y(t)=A0x(t)y(t)=A0x(t-t0)一、不失真的含义频域0
(w
)=
-t
wjA(w
)=
A0y
(
t
)
=
A
0
X
sin[
w
(
t
-
t
0
)]x
(
t
)
=
X
sin
w
t
A0－t0wA(w),j(w)w二、信号的失真幅值失真信号的失真相位失真幅值失真：A(w)不等于常数时所引起的失真，称为幅值失真；相位失真：j(w)与w之间的非线性关系所引起的失真，称为相位失真讨论：不同信号通过系统失真问题x(t)
=
X
sin
wti
ix(t)
=
X
sin
w
t系统i
i
i
iy(t)
=XA(w
)
sin[w
t
+j
(w
)]y(t)
=
X
A(w
)
sin[w
t
+j
(w
)]1、单一频率信号一般无失真问题。只需注意避免幅值进入非线性区。含有多种频率成份的信号当被测信号频带<0.58w
n或<1/t时，不失真；当频率成份在(0.6~2)wn区域时，信号的幅值失真和相位失真尤其严重。（见图）三、不失真测量对系统动态参数的要求一阶系统被测信号的通频带为：w
＝0～0.2(1/t)即：选择测试装置，使系统的转折频率(1/t)为被测信号频率w的5倍。-4
00-1
0-2
0-3
0Mag[dB]0-2
0-4
0-6
0-8
0-
1
0
0Phase[degree]1/t0.1(1/t)10(1/t)1/t0.1(1/t)10(1/t)2.
二阶系统应满足条件阻尼条件：使系统具有最佳阻尼比；频率条件：通频带约为0~0.58wnw
=
(0
~
0.58)w
nx
=
0.6
~
0.80．
1wnw
n10w
n0.1wnw
nz=0.1wn10w
n
0.1wn10
wnwn0.1wn10
wnz=0.707对输入信号作适当的前置处理——滤波避免频率接近wn的噪声干扰信号进入使组成系统的每个环节均基本满足不失真测量的要求。0j
(w
)=
-
t
w四、避免信号失真的措施——将失真限制在一定的误差范围内1.
适当选择测试装置，在测试频率范围内，满足：
A
(w
)»A0
=常数第五章、信号调理、处理和记录本章内容：信号调制解调原理信号滤波器工作原理信号调理的目的：便于信号的处理与传输1.传感器输出的微弱电信号，需要进一步放大，或阻抗变换。2.对混杂有干扰噪声的传感器输出信号，需要滤除噪声，提高信噪比。3.对于远距离传输的信号，需要进行调制、解调处理。§5－2
信号的调制与解调缓变被测信号不适于放大和传输需要将其转换为高频信号——调制显示前再恢复原信号——解调。传感器调制。。。解调显示非电量电量调制例：单臂交流电桥uy＝(1/4)(DR/R)Usin2pfo
tDR/RR1–
DRRRRu0U0＝umsinwtuy一、有关名词调制：使一个信号的某些参数，在另一个信号的控制下，而发生变化的过程载波：前一个信号称为载波，一般为较高频率的交变信号调制信号：后一信号，一般为缓变的被测信号已调制信号：最后输出的信号，它一般便于放大和传输4)信号的解调最终从已调制信号中恢复出调制信号的过程uy＝(1/4)(DR/R)Usin2pfo
tDR/RU0＝umsinwtRRR1–
DRRuy载波：激励电压，频率为f0调制信号：被测信号，其最高频率为fm<<f0已调制信号（调幅波）：输出电压，最高频率fo＋fm要求：f0至少数倍于fM或数十倍于fM以交流电桥说明信号的调制术语二、调制的种类根据载波受调制的参数不同分为：调幅、调频、调相调幅(AM)y
(
t
)
=
[A
*
x
(
t
)]
cos( 2
p
ft
+
f
)调频(FM)+
x
(
t
)]
*
t
+
f
)y
(
t
)
=
A
cos( 2p
[
f
0c)调相(PM)+
x
(
t
)])y
(
t
)
=
A
cos( 2
p
ft
+
[f
0三、幅度调制与解调缓变信号调制高频信号放大放大高频信号解调放大缓变信号调幅：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．y
(
t
)
=
[
A
0
*
x
(
t
)]
cos(
2pft
+
f
)解调：用低通滤波器滤去高频成分，恢复原测试信号。调幅信号的频域分析x(t)y(t)
X(f)*Y(f)（一）调幅与整流检波1.
调制前，将调制信号进行偏置，使调制信号都在零线的一侧2、解调：简单地整流、滤波低通滤波二极管检波3、调幅波的波形失真若直流偏置不够大，则x(t)的相位将发生180o
误差。（三）同步调制与解调由于调幅波具有极性变化，解调时必须参照原载波进行相敏检波方能复原出原信号，故称同步解调．2.
相敏检波技术xm(t)=x(t)y(t)=
x(t)umsinwtxm(t)－调幅波既能检出包络线的大小，又能检出包络线极性的检波器，称为相敏检波器1）调制波具有极性变化X(t)x(t)－调制信号y(t)=umsinwty(t)－载波2）相敏检波与原载波比较检出极性变化xm
(t)与y
(t)同相，uf(t)>0，|uf|=|xm|
y(t)与xm(t)反相，uf(t)<0，|uf|=|xm|幅度调制与解调过程（波形分析）乘法器x
m(t)放大器x(t)滤波器乘法器y(t)x(t)y(t)u(t)相敏检波的电路实现D3D4D2xm4D12BY(t)A315uf动态电阻应变仪——电桥与相敏检波的典型实例放大显示记录电桥振荡器低通试件/应变片被测量（应变）通过电阻应变片输出。电桥由振荡器供给等幅高频振荡电压（一般频率为
10Hz或15Hz）相敏检波电桥输出为调幅波经放大，最后经相敏检波与低通滤波器取出所测信号。调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波.y
(
t
)
=
A
cos( 2p
[
f
0
+
x
(
t
)]
*
t
+
f
)四、频率调制鉴频原理fT1T2T3T4t调频波调频波的优点：抗干扰能力强。因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中．缺点：占频带宽度大，复杂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；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制是一种非线性调制。5.3滤波器带通滤波滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．测量信号中有低频变动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2滤波器的串/并联低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器的组合。3理想滤波器fc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H(f)fj(f)理想滤波器的物理不可实现理想滤波器在时域内的脉冲响应函数h（t）为sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。H(f)fc给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。4实际滤波器高通、低通滤波器并联，得到带通滤波器几个带通滤波器并联，使通频带更宽0fA滤波器的参数截止频率fc：0.707A0所对应的频率．纹波幅度d：绕幅频特
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