北航传感器实验三 信号调理及信号处理实验报告

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1、1.信号处理系统的原理图传感器作用:是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。本实验所用称重传感器能够将重力转变为电信号的力→电转换装置，是电子衡量器件的一个关键部件。悬臂梁与秤盘相连，当秤盘上放上重物后，悬臂梁产生形变，电阻应变传感器产生应变，将感受到的力或力矩的变化转变成变化的模拟信号。放大调理电路：信号源提供的信号功率太小，没办法去直接驱动负载，放大器控制外接直流电源的输出功率，使之

2、随输入信号一起变化，然后将这个变化的能量输送给负载，使得负载正常工作。实质上是一种能量控制作用！采样及CPU运算,程序控制电路：得到一定功率的信号后，进行一定程序运算得到需要物理量的真实情况。电源：供电作用。显示器：显示所测物理量。键盘：进行输入控制程序控制电路。2.滤波器设计根据有用信号和噪声不同的特性，抑制不需要的噪声和干扰，提取出有用信号的过程，称为滤波。实现滤波功能的装置为滤波器。从功能上滤波器可分为低通（LP）、高通（HP）、带通（BP）、带阻（BS）。滤波器的选取与设计步骤为：根据信号特性，提出滤波器设计要求；根据滤波器设计要求写出

3、滤波器传递函数；对于模拟滤波器由传递函数设计出实际电路，对于数字滤波器，则编写对应的程序算法。常用的低通滤波器为巴特沃思低通滤波器，其归一化传递函数为：Hs=1sn+an-1sn-1+⋯+a2s2+a1s+1二阶巴特沃思滤波器的传递函数可表示为：其中，归一化系数B=1.414214，C=1.0000000；ωc为截止频率，K=1为增益。一个二阶巴特沃思低通滤波器电路原理图如图3.3所示。图3.3二阶巴特沃斯低通滤波器电路图通过推导可得其传递函数为：则有：根据ωc即可选求各个器件的值。本实验中经过计算得到R1=R2=34.17k，R3=33.6k

4、，C1=2.2uF，C2=10uF预期效果如图所示：二阶巴特沃思滤波器，所以应该如图N=2时的图形3.分析不同干扰时滤波器的滤波效果和滤波参数调整后的效果通过参数可调的滤波器后产生输出信号，它由音频信号和噪声信号混合组成，输出信号与期望信号进行比较得到误差信号，误差信号通过对滤波器的参数进行调整，使自适应滤波器输出效果达到最好，。改变参数后，滤波器能够跟踪输入信号的变化，自动调整滤波器的参数，最终达到滤波效果，实现自适应过程，。当噪声信号和混有噪声的音频信号通过自适应滤波器后，可将环境中的噪声分离出来，并且自适应跟踪环境噪声变化，进而产生降噪声

5、信号从而实现噪声消除。4.电子秤的称重传感器的结构与工作原理器一般采用电压激励的电阻电桥结构的传感器，该类型的传感器有关在恒压（流）输出电压以及线性。主要由弹性梁、应变片、胶粘剂等组成。当外力作用力于传感器上时，传感器的弹性梁会发生形变，从而使与弹性梁粘剂在一起的应变片发生作用，并且在应变片组成的测量电路中，在相应激励电压下，会输出一定量的电量。典型电子秤称重传感器电桥通常使用300fl的电阻器。四端传感器基本引线端为：VIN+、VOUT+或者S+、VIN或者E-、VOUT-或者S-。6端传感器基本引线端为：+FORCE、+SENSE、+VO、

6、-VO、-SENSE、-FORCE。传感器的激励电源端一般串接温度补偿电阻、零点补偿电阻5．实验结果处理原始数据记录：砝码(/kg)00.511.522.53VP(/v)2.8773.0623.2423.4233.6053.8244.001G_original1(/kg)-0.00120.49971.0091.5092.0142.5013.04G_filter1(/kg)0.00170.49960.9991.4992.0932.4973.098VN(/v)2.8743.0613.2413.4213.6043.8214.001G_original

7、2(/kg)-0.0080.4990.9981.5031.9922.4973.098G_filter2(/kg)-0.0120.4970.9971.4981.9912.4993.098标定系数及标定误差:行程系数正行程反行程加噪声标定系数2.68502.7168加噪声标定误差2.59％1.43％滤波后标定系数2.73092.7207滤波后标定误差0.93％1.29％分析：由表格知滤波后误差明显比滤波前误差小。故知滤波达到了预期的要求。加载过程标定曲线:卸载过程标定曲线:静态数据计算：砝码(/kg)00.511.522.53G_filter1(/

8、kg)0.00170.49960.9991.4992.00932.4973.098G_filter2(/kg)-0.0120.4970.9971.49