机械工程测试信号5

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1、测试技术与信号处理第五章模拟信号分析第五章模拟信号分析模拟信号分析是直接对连续时间信号进行分析处理的方法，其分析过程是按照一定的数学模型所组成的运算网络来实现的。从广义上讲，它包括了调制、滤波、放大、微积分、乘方、开方、除法运算等。模拟信号分析的目标是获取信号的特征参数，如均值、均方根值、自相关函数、概率密度函数、功率谱密度函数等。第一节调制为什么要对信号进行调制和解调？何谓载波、调制信号和已调波？何谓调频、调幅和调相？第二节调制与解调为什么要对信号进行调制和解调？解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。先将微

2、弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。何谓载波、调制信号和已调波？调制信号t)载波信号一、调幅及其解调1、调幅原理：调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化．一、调幅及其解调交流电桥就是一种简单的调幅装置，其输出为调幅波。交流电桥调幅就是调制信号R(t)与载波ei相乘。一、调幅及其解调交流电桥就是一种简单的调幅装置，其输出为调幅波。2、调幅波的频谱：同步解调3、整流检波与相敏检波：3、整流检波

3、与相敏检波：d-1-D1-2-5-c-Rf-d0d-3-D3-4-5-c-Rf-d05-2-D2-3-d-Rf-c-55-4-D4-1-d-Rf-c-5d02、调幅波的波形失真2、调幅波的波形失真(3)调幅波通过系统时的波形失真，将受到系统频率特性的影响，图5-5表示了系统的带通特性所引起的调幅波波形变化．图中(a)为理想情况下，调幅波不变；(b)则为边带波被衰减，使调幅深度变浅；（c）则为边带波被放大，使调幅波深度变深。典型调幅波的波形及其频谱典型调幅波的波形及其频谱二、调频及其解调1、调频原理：是用调制信号的

4、幅值变化控制和调节载波的频率。或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波.通常是由一个振荡频率可控的振荡器来完成。二、调频及其解调调频波的频偏与调制信号的幅值成比例。二、调频及其解调如图5-17所示，电容（电感）的变化将使调频振荡器的振荡频率发生相应的变化。谐振频率为二、调频及其解调优点：抗干扰能力强。因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中．二、调频及其解调缺点：占频带宽度大，复杂调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的

5、20倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制是一种非线性调制。5-2滤波器滤波器是一种选频装置，能够使信号中特定的频率成分通过，而抑制或衰减其他频率成分．从广义上讲，滤波器是一种信号处理器，因为选频或滤波，可以理解为对频域函数进行处理和运算．因为作为信息传输的通道（媒质、系统），都可用频域函数描述其特性，因此，任何一种类型的装置，如机械系统、电气网络、仪器仪表、计算机等，都可视为是一种滤波器．滤波器在信息传输与处理中占有重要地位，是频率分析和抑制噪声的有力工具．根据滤波器的选频特性，滤波器可分为四类：即低通、高

6、通、带通、带阻滤波器；根据构成滤波器的元件类型可分为RC、LC或晶体谐振滤波器等．此外，又可分为有源与无源滤波；模拟滤波与数字滤波等等．本节所述内容属于模拟滤波范围．尽管数字滤波技术已得到了广泛应用，但模拟滤波仍然是工程测试与信号分析处理中不可缺少的一个环节．并且它也是认识和了解数字滤波原理的基础．滤波器根据选频特性，滤波器分为低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器低通高通带通带阻滤波器的串/并联低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。1、实际滤波器的基本参

7、数如图5-20所示，对于理想滤波器，只需规定截止频率就可以得知其性能。实际滤波器则复杂得多。重点介绍带通滤波器的主要参数。1、纹波幅度d纹波幅度为幅频特性的最大波动值。2、截止频率幅频特性值等于所对应的频率为截止频率，记作fc。截止频率对应的点正好是半功率点。截止频率又称为-3dB频率。3、带宽B和中心频率f0带通滤波器上、下两截止频率之间的频率范围称为其通频带带宽，或-3dB带宽，记作B=fc2-fc1(Hz)。带宽决定滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。4、选择性选择性是一个特别重要的性能指标。

8、过渡带的幅频特性曲线的斜率表明其幅频特性衰减的快慢，它决定着滤波器对通频带以外频率成分的衰减能力。倍频程选择性滤波器因数①倍频程选择性频率变化一个倍频程时，过渡带幅频特性的衰减量称为滤波器的倍频程选择性，以dB表示。衰减越快，选择性越好。②滤波器因数（矩形系数）滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽之比称为滤波器因数，记作λ，即理想滤波器λ=1，常用滤波器λ=（1~