章信號(hào)調(diào)理處理和記錄

章信號(hào)調(diào)理處理和記錄演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共64頁(yè)。（優(yōu)選）章信號(hào)調(diào)理處理和記錄當(dāng)前2頁(yè)，總共64頁(yè)。第四章信號(hào)的調(diào)理與記錄當(dāng)前3頁(yè)，總共64頁(yè)。第四章信號(hào)的調(diào)理與記錄當(dāng)前4頁(yè)，總共64頁(yè)。1）直流電橋4.1電橋

●平衡條件當(dāng)前5頁(yè)，總共64頁(yè)。令：4.1電橋

當(dāng)前6頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

1.與輸入電壓成正比。

2.與橋臂電阻變化率的代數(shù)和成正比。3.相鄰臂電阻變化率符號(hào)相反，相對(duì)臂電阻變化率符號(hào)相同。性質(zhì)：作用：1.補(bǔ)償。同符號(hào)干擾量接法？

2.放大。條件：相鄰異性，相對(duì)同性。當(dāng)前7頁(yè)，總共64頁(yè)。電橋的接法：?jiǎn)伪?/p>

半橋全橋4.1電橋

當(dāng)前8頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

案例：受壓時(shí)，如何接到電橋的兩個(gè)臂上？受拉時(shí)呢？只有一個(gè)工作臂時(shí)如何補(bǔ)償溫度誤差？?jī)蓚€(gè)力同時(shí)作用時(shí)，如何分別測(cè)量F和F呢？當(dāng)前9頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

案例：使用兩組差動(dòng)變化，組成全橋，進(jìn)一步提高靈敏度？當(dāng)前10頁(yè)，總共64頁(yè)。常用調(diào)平衡4.1電橋

當(dāng)前11頁(yè)，總共64頁(yè)。2）交流電橋●平衡條件~4.1電橋

當(dāng)前12頁(yè)，總共64頁(yè)。

電容傳感器

電感傳感器

電阻傳感器4.1電橋

相鄰臂為純電阻，另兩臂可為電容或電感？相對(duì)臂為純電阻，另兩臂可為電容或電感？當(dāng)前13頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

理想電感測(cè)量理想電容測(cè)量當(dāng)前14頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

損耗小的電容電橋的測(cè)量測(cè)量低頻電感的電橋當(dāng)前15頁(yè)，總共64頁(yè)。4.1電橋

直流電橋的優(yōu)點(diǎn)：所需高穩(wěn)定的直流電源容易獲得電橋輸出是直流，可以用直流儀表測(cè)量對(duì)連接導(dǎo)線要求較低電橋的平衡電路簡(jiǎn)單交流電橋的優(yōu)點(diǎn)：可測(cè)量為電阻、電容、電感可測(cè)量為調(diào)制波，外界工頻干擾不易從線路引進(jìn)看后接的交流放大電路簡(jiǎn)單而無零漂當(dāng)前16頁(yè)，總共64頁(yè)。具有電阻、電容平衡的交流電阻電橋改變開關(guān)K的位置及調(diào)節(jié)可變電阻R3，調(diào)節(jié)電橋的電阻平衡。電容C是差動(dòng)可變電容器，旋動(dòng)電容平衡旋鈕，實(shí)現(xiàn)電容平衡。

U0

UyacbdK4.1電橋

當(dāng)前17頁(yè)，總共64頁(yè)。帶感應(yīng)耦合臂的電橋GU0～W1W2i1i2Z3Z1i感應(yīng)耦合臂代以差動(dòng)式三繞組電感傳感器，通過敏感元件鐵芯，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為繞組間互感變化。變壓器電橋

U0～U1U2W2W1Z3Z4iG4.1電橋

當(dāng)前18頁(yè)，總共64頁(yè)。4.2調(diào)制與解調(diào)1目的微弱緩變信號(hào)的放大信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸

先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯妮敵鲂盘?hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。當(dāng)前19頁(yè)，總共64頁(yè)。2種類調(diào)制信號(hào)x(t)載波信號(hào)a)幅度調(diào)制(AM)b)頻率調(diào)制(FM)c)相位調(diào)制(PM)4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前20頁(yè)，總共64頁(yè)。3調(diào)幅及解調(diào)

調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化．4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前21頁(yè)，總共64頁(yè)。調(diào)幅原理乘法器4.2調(diào)制與解調(diào)用不同頻率的載波對(duì)不同被測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，能夠移動(dòng)它們的頻譜位置，使它們互相不發(fā)生覆蓋。載波頻率？當(dāng)前22頁(yè)，總共64頁(yè)。同步解調(diào)原理乘法器濾波器4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前23頁(yè)，總共64頁(yè)。包絡(luò)(整流)檢波解調(diào)若對(duì)信號(hào)x(t)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量D，使偏置后的信號(hào)都具有正電壓,然后再與高頻載波相乘得到調(diào)幅波，其包絡(luò)線具有調(diào)制波的形狀。調(diào)幅波經(jīng)過包絡(luò)檢波（整流、濾波）就可以恢復(fù)偏置后的信號(hào)。低通濾波4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前24頁(yè)，總共64頁(yè)。相敏檢波解調(diào)原信號(hào)為正，調(diào)幅波與載波y(t)同相原信號(hào)為負(fù)，調(diào)幅波與載波y(t)反相4.2調(diào)制與解調(diào)？調(diào)幅波與載波、原信號(hào)的相位關(guān)系將調(diào)幅波和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，使其同相為正，反向?yàn)樨?fù)。？如何取出原信號(hào)實(shí)質(zhì)：改變調(diào)幅信號(hào)中對(duì)應(yīng)載波信號(hào)為負(fù)部分的極性。當(dāng)前25頁(yè)，總共64頁(yè)。相敏檢波解調(diào)載波電壓為正載波電壓為負(fù)載波電壓為正載波電壓為負(fù)4.2調(diào)制與解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)實(shí)現(xiàn)：利用二極管的單向?qū)ㄗ饔酶淖冚敵鲂盘?hào)的極性。當(dāng)前26頁(yè)，總共64頁(yè)。例：動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀4.2調(diào)制與解調(diào)電橋電源頻率和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為同頻率；被測(cè)信號(hào)為負(fù)，使原載波信號(hào)反向。輸出信號(hào)的幅值大小與載波信號(hào)無關(guān)。當(dāng)前27頁(yè)，總共64頁(yè)。4頻率調(diào)制與解調(diào)調(diào)頻是利用信號(hào)x(t)的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說，調(diào)頻波是疏密不同的等幅波，疏密度隨信號(hào)x(t)的幅值而變。調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率可表示為4.2調(diào)制與解調(diào)優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、便于遠(yuǎn)距離傳輸、不易錯(cuò)亂、跌落和失真，容易采用數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)相連接。缺點(diǎn)：調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所要求帶寬的20倍；調(diào)頻系統(tǒng)比調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，因?yàn)檎{(diào)頻是一種非線性調(diào)制。當(dāng)前28頁(yè)，總共64頁(yè)。諧振電路調(diào)頻對(duì)自激振蕩器的諧振回路，當(dāng)被測(cè)量在小范圍內(nèi)變化時(shí)，電容（電感）也有與之對(duì)應(yīng)的、接近線性的變化回路的振蕩頻率和調(diào)諧參數(shù)的變化呈線性關(guān)系4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前29頁(yè)，總共64頁(yè)。

壓控振蕩器調(diào)頻

由集成運(yùn)算放大器組成的電壓–頻率變換電路，簡(jiǎn)稱壓–頻變換電路，其特點(diǎn)是輸出信號(hào)的頻率與輸入電壓成正比。積分器A2：正反饋放大器A1：前向通道：反饋通道：振蕩條件：4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前30頁(yè)，總共64頁(yè)。T1T2T3T4A4.2調(diào)制與解調(diào)

最簡(jiǎn)單的一種是將調(diào)頻波放大，限幅成為方波，然后取其上升（或下降）沿轉(zhuǎn)換為脈沖，脈沖的疏密就是調(diào)頻波的疏密。每個(gè)脈沖觸發(fā)一個(gè)定時(shí)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，這樣可以獲得一系列時(shí)寬相等，疏密隨調(diào)頻波頻率而變的單向窄矩形波。這樣就得到了將頻率變化向電壓變化的轉(zhuǎn)換，取其瞬時(shí)平均電壓就反映了原信號(hào)電壓的變化。調(diào)頻波的解調(diào)當(dāng)前31頁(yè)，總共64頁(yè)。鑒頻器調(diào)頻波→調(diào)頻調(diào)幅波→幅值檢波4.2調(diào)制與解調(diào)當(dāng)前32頁(yè)，總共64頁(yè)。鑒頻器電壓－頻率特性曲線亞諧振區(qū)等幅調(diào)頻波的頻率等于回路諧振頻率，線圈中的耦合電流最大4.2調(diào)制與解調(diào)H()A()?調(diào)頻波解調(diào)過程中的幅值及頻率變化當(dāng)前33頁(yè)，總共64頁(yè)。性能要求：4.3

放大器

3)規(guī)范輸出：±5V電壓；4~20mA電流。2)低阻抗輸出:提高驅(qū)動(dòng)能力。

4)抗干擾：共模抑制。

5)低溫漂、低噪聲、低失調(diào)電壓。

1)高阻抗輸入:隔離前級(jí)。

當(dāng)前34頁(yè)，總共64頁(yè)。具有理想?yún)?shù)的運(yùn)算放大器叫理想運(yùn)算放大器。特點(diǎn)反相輸入端的電位接近于“地”電位，常稱為“虛地”。當(dāng)前35頁(yè)，總共64頁(yè)?；痉糯笃?.3

放大器

反向放大器同向放大器差動(dòng)放大器反向放大器：大增益，輸入阻抗低。同向放大器：輸入阻抗高，置于前級(jí)。特點(diǎn)：溫漂大、失調(diào)電壓大、抗共模干擾能力弱。

當(dāng)前36頁(yè)，總共64頁(yè)。4.3

放大器

儀器放大器程控放大器特點(diǎn)：增益大、抗共模干擾能力強(qiáng)。

當(dāng)前37頁(yè)，總共64頁(yè)。放大器兩個(gè)輸入端的電壓:對(duì)全等臂電橋R1=R2=R3=R4=R

若為半橋雙臂（差動(dòng)電橋）電橋放大器4.3

放大器

輸出電壓與橋臂電阻R有關(guān)當(dāng)前38頁(yè)，總共64頁(yè)。為了排除R的影響，采用電橋電源浮置法

電橋電源浮置的電橋放大器4.3

放大器

當(dāng)前39頁(yè)，總共64頁(yè)。電荷放大器4.3

放大器

由于壓電式傳感器輸出的電信號(hào)是很微弱的電荷，而且傳感器本身也存在很大內(nèi)阻，故輸出能量甚微。通常把傳感器信號(hào)先傳輸?shù)礁咻斎胱杩沟那爸梅糯笃?。?dāng)前40頁(yè)，總共64頁(yè)。電壓比較器

在測(cè)試電路中常常需要對(duì)兩個(gè)電壓進(jìn)行比較，一個(gè)是被測(cè)信號(hào)電壓，另一個(gè)是參考電壓；或者兩個(gè)都是被測(cè)信號(hào)電壓。當(dāng)Ui<UR,輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓當(dāng)Ui<UR,輸出端電位被Dw2箍住，Uo=-Uw2

4.3

放大器

當(dāng)前41頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分．1濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分）

低通高通帶通帶阻當(dāng)前42頁(yè)，總共64頁(yè)。理想濾波器：通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)都衰減為零。

4.4

濾波器

-當(dāng)前43頁(yè)，總共64頁(yè)。實(shí)際濾波器：通帶和阻帶間沒有嚴(yán)格界限,存在一個(gè)過渡帶。

1)紋波幅度d：幅頻特性的波動(dòng)幅度。2)截止頻率fc:幅頻特性值等于0.707A0所對(duì)應(yīng)的頻率．

3)帶寬B：上下截止頻率間的頻率范圍

4.4

濾波器

當(dāng)前44頁(yè)，總共64頁(yè)。5)品質(zhì)因數(shù)Q:中心頻率和帶寬之比。

Q=f0/B6)倍頻程選擇性W:頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。如：上截止頻率fc2與2fc2之間幅頻特性的衰減值，即4)中心頻率f0:

4.4

濾波器

？濾波器的分辨力和響應(yīng)速度的關(guān)系濾波器的響應(yīng)時(shí)間和帶寬成反比。帶寬愈窄，濾波器的分辨力越高。當(dāng)前45頁(yè)，總共64頁(yè)。3RC無源濾波器

電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且有標(biāo)準(zhǔn)阻容元件。

1)一階RC低通濾波器

4.4

濾波器

當(dāng)前46頁(yè)，總共64頁(yè)。2)一階RC高通濾波器

3)RC帶通濾波器可以看作低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)4.4

濾波器

R2>>R1？對(duì)時(shí)間常數(shù)的要求當(dāng)前47頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

1)電路增益小。2)帶負(fù)載能力差，當(dāng)外載荷變化時(shí)，濾波特性也隨之變化。

3)過渡帶較寬，幅頻特性不理想。

無源濾波器缺點(diǎn)：

當(dāng)前48頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

有源濾波器

K=1+RF/R1有源濾波器由RC調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成。運(yùn)算放大器可隔離級(jí)間耦合的影響，又可提高增益和帶負(fù)載能力。RC網(wǎng)絡(luò)通常作負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)之用。當(dāng)前49頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

K=-RF/R1當(dāng)前50頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

通帶外高頻刪減更快，達(dá)-40dB/10倍頻程。當(dāng)前51頁(yè)，總共64頁(yè)。頻率響應(yīng)函數(shù)為幅頻和相頻特性分別為（1）一階有源低通濾波器4.4

濾波器

當(dāng)前52頁(yè)，總共64頁(yè)。頻率響應(yīng)函數(shù)為幅頻和相頻特性分別為（2）二階有源低通濾波器4.4

濾波器

當(dāng)前53頁(yè)，總共64頁(yè)。由多路負(fù)反饋組成的帶通濾波器元件少、輸出阻抗低、品質(zhì)因數(shù)高，應(yīng)用廣泛。頻率響應(yīng)函數(shù)為幅頻、相頻特性為5.4.5有源濾波器（3）二階有源帶通濾波器4.4

濾波器

當(dāng)前54頁(yè)，總共64頁(yè)。4多路濾波器并聯(lián)

1)恒帶寬

4.4

濾波器

B=fc2-fc1

由增益相同、中心頻率不同的帶通濾波器組成。2)恒帶寬比

B=fc1(2n-1)

？Q？覆蓋分析頻段？掃描式帶通濾波器的掃描速度當(dāng)前55頁(yè)，總共64頁(yè)。乘法器1的輸出為經(jīng)過乘法器2后，其輸出為被測(cè)信號(hào)恒帶寬濾波器不宜做成固定中心頻率的，往往采用中心頻率跟隨參考信號(hào)頻率的跟蹤濾波法和相關(guān)濾波法。4.4

濾波器

（1）跟蹤濾波器原理當(dāng)前56頁(yè)，總共64頁(yè)。4.4

濾波器

（2）相關(guān)濾波器原理當(dāng)前57頁(yè)，總共64頁(yè)。1倍頻程濾波器4.4

濾波器

fc2=2nfc1當(dāng)前58頁(yè)，總共64頁(yè)。案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理

5濾波器的應(yīng)用4.4

濾波器

當(dāng)前59頁(yè)，總共64頁(yè)。濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)