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第4章传感器检测技术机电一体化技术4.5

检测信号处理技术4.5.0知识回顾1、虚短2、虚断3、差模输入与共模输入4、共模抑制比Ad差模输入：Ui1=-Ui2=UdAc共模输入：Ui1=Ui2=Uc任意输入的信号，都可分解成差模分量和共模分量。虚短：运放处于线性状态时，把两输入端视为等电位，即运放正输入端和负输入端的电压相等。虚断：运放处于线性状态时，把两输入端视为开路，即流入正负输入端的电流为零。4.5.1信号放大1、基本运算放大电路反向放大电路同向放大电路

4.5.1信号放大2、高阻抗三运放放大电路

传感器输出的微弱信号从两个运算放大器A1、A2同相端对称输入，放大信号由A3输出端输出。优点：（1）该电路具有高输入阻抗和共模抑制比，有利于发挥传感器的灵敏度，减小信号损失，且失调漂移小；（2）采用不对称输出，使于与后续电路连接；（3）电路増益由电阻RG调节。4.5.1信号放大3、专用仪器仪表运放芯片

在实际传感检测电路中，通过采用专用的仪器仪表运放芯片，如AD620，以提高系统性能和稳定性，降低设计和生产成本。（1）具有高精度（2）低失调电压（3）低失调漂移（4）低功耗（5）增益可调4.5.2调制与解调1、幅值调制与解调幅值调制即调幅，用调制信号(测量信号)控制高频载波信号(高频正弦波)的幅值，使载波信号的幅值随测量信号的线性函数变化，称为线性调幅。

4.5.2调制与解调2、频率调制与解调频率调制即调频，是利用调制信号控制载波信号的频率。在频率调制过程中，载波幅值保持不变，仅载波频率随调制信号的幅值正比变化。4.5.3滤波1、滤波

4.5.3滤波2、模拟滤波器4.5.3滤波3、数字滤波器（1）数字滤波器无需其他的硬件成本，可靠性高，不存在阻抗匹配问题；（2）可处理各种干扰信号，且可对极低频信号进行滤波处理；（3）数字滤波使用软件算法实现，多输入通道可共用一个滤波程序，降低了系统开支；（4）通过适当改变滤波程序即可改变其滤波特性。

数字滤波器是通过软件程序对采样信号进行平滑加工，以减少干扰在有用信号中的比重，提高信号真实性。

常用的数字滤波方法包括算术平均滤波法、中值滤波法、滑动平均滤波法、限幅滤波法等。4.5.4采样与保持

模拟传感器的输出量必须经过A/D转换器转换成数字量，方可送入计算机。当对模拟信号进行A/D转换时，从启动转换到转换结東输出数子量，需要一定的转换时间。当输入信号频率较高时，A/D转换无无法跟踪输入信号的变化，将造成很大的转换误差。为了防止误差产生，需要在转换时间内保持模拟信号基本不变，以保证A/D转换精度，采样—保持署即为实现这种功能的电路。1、模拟传感器与计算机接口4.5.4采样与保持（1）跟踪阶段：当模拟开关S闭合时，模拟信号加载在储能电容C两端，使电容电压Uc随模拟信号变化而变化；（2）保持阶段：当S断开时，电容C两端一直保持断开电压；（3）采样瞬间

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