機械測試9信號的調(diào)理與記錄

光纖：功能型、傳光 原理：全反半導(dǎo)體：霍爾、熱敏電阻、氣敏 輻射溫度計：全輻射、光譜測溫、紅外熱像激光：位移、速度、加速度（振動復(fù)習(xí)傳感器簡表3-

第四章信號的調(diào)理與記傳感器輸出的信號很微弱

第一節(jié)電橋 將微弱電壓信號傳輸與放大

轉(zhuǎn)換為電壓或電流，可精確測量，應(yīng)用廣泛電調(diào)制與解*放大

一、直流電電源為直流橋臂為電阻如應(yīng)

Ue(電源

Uo(輸出

R

RR RR

R R

R

UUeR1R2R3R4

(4-

RR

R

R

R

R

U注意此式中的ΔRi是帶符號的半橋單UUe

半橋雙UUe

全UU

若相鄰兩橋臂電阻同相變化,則輸出電壓的變化將相互抵消若相鄰兩橋臂電阻反相變化,則輸出電壓的變化將相互迭加:!(工作片應(yīng)該同相變化U R1R3R2U R1R3R2 Uo(輸出o(RR)(RRe 平衡條件為RRRUe(電源1 2設(shè)計電橋時，使R1R2,R3 R1R2R35U(輸出oRR11RRRUUe(電源o4ReReR輸出與R6注意觀察三種接法的靈敏度 ACACDBACDUoUe9ACACACABDB問題:否可行問題2片功能縱向,4片橫向R5~R8為橫向應(yīng)變溫度誤差溫度變化引起應(yīng)變片的電阻變化與試件應(yīng)變造成產(chǎn)生的原因補償方法F受力RR未受應(yīng)變電橋是應(yīng)變片的測量電路 應(yīng)變

交流電橋采用交流電源,橋臂 應(yīng)變片靈敏度S1 廠家直接給定

R(12)S應(yīng)

(3-gR

輸 U Z1Z3Z2

R設(shè)有半橋單臂直流電橋

(Z1Z2)(Z3Z4

交流電UUe U

Z1Z3 (4-UUe

問題:合并后的輸入/

即交流電橋平衡必須滿足兩個條件即相對兩臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等,并且它們的阻抗角之和也必須相等.ZZZ1 2(4-但運算時采用實部/虛部表示更為方便電阻Z電容Z1 電感Z *1Z1和Z4各為ZR1 jZR 1j4C而Z2 Z3由平衡條件得:R1jCRR11 3jC42整:1RR RR3RC 2 C124R1R3R2R R3 * (如圖)到平衡,但對高次諧波不一定能平衡。一般采用5~10kHz音頻的交流電橋電源,采用交流電橋時還有影響測量誤差的一些因素，例如電橋*例題:有人在使用電阻應(yīng)變儀時,發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠,于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度.試問,在下列情況下,是否可以提高1）半橋雙臂各串聯(lián)一片；2）半橋雙臂各并聯(lián)一

什么是調(diào)制解調(diào)

UkU e解：在應(yīng)變片+單片應(yīng)變片的輸出量為電阻相對變化量R二片應(yīng)變片串聯(lián)時

RZ1和Z4各為串聯(lián)Z1R1jRZ1和Z4各為串聯(lián)Z1R1jL1ZR L4L而Z2 Z3由平衡條件得:R1jL1R3R4L4R1R3R2L1R3*相對變化量沒有改變二片應(yīng)變片并聯(lián)時，相對變化量仍然沒有改變(同學(xué)自證之)結(jié)論:不論是串聯(lián)還是并聯(lián)都不能改變輸出的電阻相對變化量，因此不能提高靈敏度，半橋單臂、半橋雙臂和全橋均是如電橋

測位流電

已調(diào)制信

(參上面輸 得位移信號---解調(diào)一、調(diào)幅與解1.幅值調(diào)制(調(diào)幅):

調(diào)幅信號的頻域分已 變換的卷積特性:x(t)y(t)X(f)Y(f已知載波(余弦函數(shù))的頻譜cos2ft1(ff1(ff 1.余弦是簡諧波

2.正余弦信號參見

載波信 已調(diào)制信y(tcos xm(t)x(t)cos2

已調(diào)制信號xm(t)x(t)cos X(f)1(ff)X(f)1(ff信號的調(diào)制與解調(diào)過程——以調(diào)信號的調(diào)制與解調(diào)過程——以調(diào)幅為合(本例為乘法還(本例為濾波然后利用交流放大器進行放大最后再從放大器的輸——載波的幅值——載波的頻率交流電橋是一個天然的乘法器

任何函數(shù)與單位脈沖函數(shù)卷積的結(jié)果是將這個函數(shù)的波形由坐標原點平移至該脈沖函數(shù)處,但幅值降低一(見下頁圖形*22.調(diào)幅信號的頻域分析(圖形任何函數(shù)與單位脈沖函數(shù)卷積的結(jié)果是將這個函數(shù)的波形由坐標原點平移至該脈沖函數(shù)處,但幅值降低一時 頻余弦的頻載波(余弦cos2f(ff)(ff000 調(diào)制信號頻譜(另求已調(diào)制信(調(diào)幅波x(t)x(t)cos2(平移至該脈沖處,幅值降一半mX(f)X(f(ff(ff *2.調(diào)幅信號的頻域分析(圖形不會產(chǎn)生混疊現(xiàn)象上時頻信號最高頻未產(chǎn)生混*解調(diào)的解調(diào)的目的:從調(diào)幅波(已調(diào)制信號)中恢復(fù)原緩變信號要用到的幾個概念整流:雙極性信號變?yōu)閱螛O性信號,常用的整流器如二極濾波由于載波頻率常比調(diào)制信號頻率高10倍以上因此用問題:若原信號有極性,如何處理3種解調(diào)方法:同步解調(diào)、包絡(luò)檢波、相敏檢波(既能識別原信號的幅值,又能識別其極性,最常用);用乘法器把調(diào)幅波再次與 載波頻載波信號相乘,則頻域的頻用低通濾波器濾去中心頻 已調(diào)制信號(調(diào)幅波)頻為2f0的高頻成分,便復(fù)現(xiàn)原放大來補償與原載波再次卷方法簡單, 是:要求 經(jīng)低通濾性能良好的線性乘法器件*包絡(luò)檢波(又稱整流檢波難點僅從調(diào)幅波無法識別調(diào)制

相敏檢波既能反映調(diào)制信號的幅值又能反映其極性目前用得回顧,在調(diào)制時解決方法:先對調(diào)為正電壓值然后再調(diào)幅,此時調(diào)半波;:加偏置要足夠,減偏置要準確

加直流偏

直流偏置不*

調(diào)幅波=調(diào)制信號×載依上 (圖中綠線(圖中棕線即解調(diào)時可以利用調(diào)幅波與載波

同 反

調(diào)載包絡(luò)相敏檢解調(diào)時,利用調(diào)幅波與載波的同相/反相關(guān)系得到調(diào)制信號極性調(diào)幅波與載 相調(diào)為

正,二種情況載波為正時,調(diào)幅波直接輸出號為負,也是二種情況(可自推之

同 反

載調(diào)幅包絡(luò)

調(diào)幅成環(huán)形結(jié)

載負調(diào)幅同 反 包絡(luò)解載 信性的被測量---既檢相又檢波 解相敏檢波的典型實現(xiàn):二極管相 信

設(shè)計使T2二次側(cè)電壓大于T1二次載波與調(diào) 相時(調(diào)制信號為正

另半波調(diào)幅波已被反檢波電路(下頁

另半波調(diào)幅波已被反

載波為正時,VD1導(dǎo)通,電流自上而下經(jīng)R1(紅),輸出uo=u52>0(正調(diào)幅波載波為負時,VD3導(dǎo)通,電流仍自上而下經(jīng)R1(綠),輸出uo=u54>0(負調(diào)幅波反相載波與調(diào)幅波反相時(調(diào)制信號為負),VD2或VD4導(dǎo)通,可自行分析 交流電橋---是一個乘法器,相當(dāng)于調(diào)幅UZZZ13 2 o 振蕩器(3大功能)---提供交流電源+作為載波+為相敏檢波提供(ZZ)(ZZe試調(diào)制信號y(t)A 0txf(t)Acos([0tkx(t)dt只須定性理解載波的中心頻率為ω0,x(t)=0時調(diào)頻波頻率ω0保持不變;x(t)>0時調(diào)頻波頻率在中心頻率的基礎(chǔ)上按比例((調(diào)制)信調(diào)頻調(diào)頻波特點：等幅波，頻率隨調(diào)制信號變*鋸齒波調(diào)