信号的调理和检测系统的集成

13.1信号调理传感器输出电信号普通都比较微弱，功率较小。信号调理电路会将传感器输出转换为电流、电压和频率等便于测量电信号，输出功率最少要到达mV级。惯用信号调理电路有电桥电路、放大电路、调制与解调电路和滤波电路等。信号的调理和检测系统的集成第1页13.1.1电桥电桥作用是将传感器输出电阻、电容和电感等电参量改变转换成为电压或电流信号，在信号调理电路中应用较为广泛。电桥电路按照激励电源类型能够分为直流电桥和交流电桥两种。1.直流电桥信号的调理和检测系统的集成第2页（1）工作原理直流电桥基本电路图如图13－1所表示，由四个桥臂电阻、、、和一个供桥电源组成，激励源为直流电源，为负载电路内阻（即后续电路电阻）。BD两点之间电压：（2）和差特征假如四个桥臂阻值相等，即，且都有改变量。因为，忽略掉高阶无穷小量，则式13-1化简为：信号的调理和检测系统的集成第3页（3）基本类型①半桥单臂②半桥双臂③全桥信号的调理和检测系统的集成第4页2.交流电桥（1）工作原理信号的调理和检测系统的集成第5页（2）基本类型交流电桥能够依据与直流电桥类似基本分类方式分为单臂交流电桥、半桥交流电桥和全桥交流电桥。

1）单臂交流电桥输出电压为：

2)半桥交流电桥输出电压为：3)全桥交流电桥输出电压为：信号的调理和检测系统的集成第6页3.电容电桥和电感电桥信号的调理和检测系统的集成第7页13.1.2放大1.基本应用电路

（1）反相放大器（2）同相放大器信号的调理和检测系统的集成第8页（3）差动放大器信号的调理和检测系统的集成第9页（4）交流放大器信号的调理和检测系统的集成第10页2.测量放大器信号的调理和检测系统的集成第11页3.增益调控测量放大器

信号的调理和检测系统的集成第12页4.隔离放大器信号的调理和检测系统的集成第13页13.2信号显示和统计依据输入信号类型，信号显示与统计装置能够分为模拟信号显示统计装置和数字信号显示统计装置。模拟信号显示统计就是直接用指示仪表和统计仪表读取或统计模拟电信号。数字信号显示统计就是将模拟量进行A/D转换后，得到与其相对应数字量，再送入数字显示和统计装置。信号的调理和检测系统的集成第14页13.2.1模拟信号显示统计装置1.动圈式指示机构当被测电流通入可动线圈4时，通电线圈因为置于磁场中，所以会受到电磁力作用，产生转动力矩，带动指针6旋转；伴随偏转角增大，游丝5产生一个逐步增大反作用力矩，当反作用力矩与转动力矩相等时，指针就停顿在平衡位置。此时，线圈偏转角与流过线圈电流大小成正比。

信号的调理和检测系统的集成第15页2.笔录仪

当线圈通有被统计电流信号后，因受到电磁力矩作用而使线圈产生偏转，统计笔移动一个距离。游丝产生与转角成正比弹性恢复力矩，与作为转动力矩电磁力矩相平衡，所以统计笔移动距离与出入电流大小成正比。统计纸作均匀走纸运动时，统计笔在统计纸上就绘出转换成电流信号波形。

信号的调理和检测系统的集成第16页3.光线示波器信号的调理和检测系统的集成第17页4.自动平衡电压统计仪信号的调理和检测系统的集成第18页13.2.2数字式显示统计装置1.LED信号的调理和检测系统的集成第19页2.磁盘磁盘基本存放原理是由写入电路经过磁头将经过编码后“0”和“1”脉冲信号转变为磁化电流，使软盘上生成对应磁元，这么就能够将信息统计在软盘上了。读出数据时候，软盘上磁元在磁头上产生感应电压，再经读写电路还原出“0”和“1”数字信息，送到计算机中。

信号的调理和检测系统的集成第20页13.3常见干扰及其抑制13.3.1干扰起源依据干扰源不一样，干扰能够分为内部干扰和外部干扰。内部干扰是指设备内部带电微粒无规则运动产生噪声，包含热噪声、散粒噪声、低频噪声和接触噪声等。内部干扰抑制主要靠改进工艺和元器件质量来实现。外部干扰是指系统外部因为人为或环境干扰引发干扰，分为人为干扰和环境干扰。起源于自然界，比如天空雷电、宇宙辐射、太阳黑子活动干扰称为环境干扰。环境干扰对光播、通信和导航等电子设备影响较大，而对普通工业电子设备（检测）仪表影响不大。起源于系统外部其它电气设备所产生电火花、机械干扰、热干扰、化学干扰或各种电操作干扰，称为人为干扰（或工业干扰）。人为干扰主要是放电噪声干扰和电气设备干扰。信号的调理和检测系统的集成第21页1.放电噪声干扰2.电气设备干扰13.3.2干扰传输路径1.静电感应干扰2.电磁感应干扰3.附加热电势和化学电势4.振动5.辐射电磁耦合干扰6.电源线干扰7.公共阻抗干扰8.泄漏电阻干扰信号的调理和检测系统的集成第22页13.3.3干扰作用方式1.串模干扰信号的调理和检测系统的集成第23页2.共模干扰共模干扰指干扰信号使两个输入端电位相对于某一公共端一起涨落3.软件干扰在计算机检测系统中，软件干扰主要表达在数据采集和处理过程中，主要是因为计算机处理器是高速数字器件，所长它运算器、控制器及控制存放器易受电磁干扰，出现程序计数器PC值改变、数据采集误差增大、控制状态失灵、RAM数据受干扰发生改变以及系统出现“死