《信号调理与记录》PPT课件

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1、第四章信号调理与记录2第一节电桥电桥：电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或电流输出的一种测量电路。分类：按激励电压的性质直流电桥交流电桥按输出方式不平衡桥式电路平衡桥式电路3一、直流电桥1、电路形式2、平衡条件要使电桥平衡，输出为零，应满足43、输出特性半桥单臂接法输出电压为了简化设计，取相邻两桥臂电阻相等若，则输出电压5可见，电桥的输出与激励电压成正比，且在条件下，与成正比。灵敏度6（2）半桥双臂接法输出灵敏度与半桥单臂相比，灵敏度提高了一倍，电桥的输出与成完全线性关系。7（3）全桥接法输出灵敏度全桥接法是在不平衡

2、条件下工作的，它的缺点是当电源电压不稳定，或环境温度变化时，会引起电桥输出的变化，从而产生测量误差。因此，在某些情况下采用平衡电桥。8电桥的使用例之一：平衡电桥设被测量等于零时，电桥处于平衡状态，此时指示仪表G及可调电位器H指零。当某一桥臂随被测量变化时，电桥失去平衡，调节电位器H，改变电阻R5触电位置，可使电桥重新平衡，电表G指针回零。电位器H上的标度与桥臂电阻值的变化成比例，故H的指示值可以直接表达被测量的数值。9二、交流电桥交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电容或电阻。电桥平衡条件把各阻抗用指数式表

3、示代入上式10电桥平衡必须满足两个条件其中，为各阻抗的模；为阻抗角。阻抗角是各桥臂电流与电压之间的相位差。纯电阻时电流与电压同相位，φ=0；电感性阻抗，φ>0，交流电压的相位超前交流电流相位；电容性阻抗，φ<0。11实际的桥臂阻抗电容传感器电感传感器电阻传感器12第二节调制与解调（信号处理例子）调制：使一个信号的某些参数在另一信号的控制下发生变化的过程。前一信号称为载波，后一信号（控制信号）称为调制信号。最后的输出是已调制波。解调：最终从已调制波中恢复出调制信号的过程。13根据载波受调制的参数不同，调制可分为调幅（AM

4、）调频（FM）调相（PM）14一、调幅及其解调调幅：将一个高频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化。151、调幅原理由傅立叶变换的性质知：在时域中两个信号相乘，则对应在频域中这两个信号进行卷积，即余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线已知：一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。16若以高频余弦信号作载波，把信号x(t)和载波信号相乘，其结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至载波频率处，幅值减半。即，1718从调幅原理看，载波频率必须高于原

5、信号中的最高频率才能使已调波仍保持原信号的频谱图形，不致重叠。问题：何时不会重叠？为了减小放大电路可能引起的失真，信号的频宽相对中心频率（载波频率）应越小越好。实际载波频率常至少数倍甚至数十倍于调制信号。192、解调方法（1）同步解调把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“偏移”。若用一个低通滤波器滤去中心频率为的高频成分，那么将可以复现原信号的频谱（幅值减小为一半），这一过程称为同步解调。“同步”指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位20方法（2）偏置解调把调制信号进行偏置，叠加一个直

6、流分量A，使偏置后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络线将具有原调制信号的形状。把该调幅波简单地整流、滤波就可恢复原调制信号。如果原调制信号中有直流分量，则在整流后应准确地减去所加的偏置电压。若所加的偏置电压未能使信号电压都在零线的一侧，则对调幅波简单地整流不能恢复原调制信号。相敏检波技术可解决此问题。21方法（3）、相敏检波22工作原理：调幅波与载波y(t)同相（原信号x(t)为正）载波电压为正均为正载波电压为负调幅波与载波y(t)异相（原信号x(t)为负）载波电压为正均为负载波电压为负23二、调频及其解调调频（频率

7、调制）是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。当信号电压为零时，调频波的频率等于中心频率；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。24两种常用的调频方法及一种解调方案：（一）直接调频测量电路把被测量的变化直接转换为振荡频率的变化称为直接调频式测量电路，其输出也是等幅波。（二）压控振荡器压控振荡器的输出瞬时频率与输入的控制电压值成线性关系。25（三）变压器耦合的谐振回路鉴频法调频波的解调又称为鉴频，是将频率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过程。随着测量参数的变化，幅值

8、随调频波频率近似线性变化，调频波的频率和测量参数保持近似线性关系。因此，把进行幅值检波就能获得测量参量变化的信息，且保持近似线性关系。26第三节滤波器1、作用：选频作用①进行频谱分析②滤除干扰噪声2、分类①低通滤波器按选频作用分②高通滤波器③带通滤波器④带阻滤波器27①RC谐振滤波器按构成元件类型分②LC谐振滤波器③晶体谐振滤波器