第5章信号调理与记录

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1、第五章信号变换及调理5.0变换与调理的目的便于信号的传输与处理。1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。▲2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。5.1电桥电桥a、c两端接电源Ui，称供桥端；b、d两端接输出电压Uo，称输出端。将电阻R(应变片)、电感L、电容C等电参数变为电压ΔU或电流ΔI信号后输出的一种测量电路。电桥根据桥臂阻

2、抗性质的不同为:电阻电桥电容电桥电感电桥根据供桥电源分为:直流电桥:采用直流电源——只用于测量电阻R的变化交流电桥：采用交流电源——测量电阻R、电容C、电感L的变化1.电桥的分类2.直流电桥四个桥臂由电阻R1、R2、R3和R4组成。采用直流电源的电桥称为直流电桥直流电桥VR1R2R3R4平衡条件R1·R3=R2·R4直流电桥电桥的输出：平衡的条件：VR1R2R3R4推导温敏电阻直流电桥R1＋ΔRU0＋ΔUΔUR1VR2R3R4R1·R3=R2·R4平衡的条件：电桥的输出：这时，电桥平衡吗？＋ΔR为了简化设计

3、，R2=R3=R4=R0，而R1=R0+ΔR直流电桥R0＋ΔRU0＋ΔUΔU电桥的灵敏度定义为单片单臂半桥R1R3R2R4双臂半桥R1R3R2R4全桥R1R3R2R4半桥、单臂输出全桥、四臂输出半桥、双臂输出四片两片单臂半桥R1R3R2R4双臂半桥R1R3R2R4全桥R1R3R2R4半桥、单臂输出全桥、四臂输出半桥、双臂输出统一表示：推导推导常用调平衡电桥测量的误差非线性误差温度误差直流电源的电压稳定性造成的误差半桥、单臂输出：半桥、双臂输出：全桥、四臂输出：直流电桥平衡条件3.交流电桥交流电桥而其中，Z1

4、、Z2、Z3、Z4为阻抗的模，而φ1、φ2、φ3、φ4为阻抗角，是各桥臂电流与电压之间的相位差。Z1Z3ej(φ1+φ3)=Z2Z4ej(φ2+φ4)(*)平衡条件电容电桥电容电桥平衡条件：电感电桥电感电桥平衡条件：~推导推导▲声音信号广播电台的发射塔接收调制Modulation解调Demodulation5.2调制与解调声音信号广播电台的发射塔利用缓变信号控制高频信号的某个参数(幅值、频率或相位)变化的过程。调制Modulation已调波1）实现缓变信号的传输，特别是远距离传输2）提高信号传输中的抗干扰能

5、力和信噪比1.调制的目的→音频信号2.调制的种类调制信号载波信号a)幅值调制(简称调幅，AM，AmplitudeModulation)b)频率调制(简称调频，FM，FrequencyModulation)c)相位调制(简称调相，PM，PhaseModulation)缓变信号x(t)高频简谐信号3.幅值调制（调幅）及其解调调幅是将一个高频简谐信号y(t)（载波信号）与缓变信号（调制信号）x(t)相乘，使载波信号y(t)的幅值随缓变信号x(t)的幅值变化而变化过程。幅值调制后的信号称为调幅波。调制信号载波信号调

6、幅波(1).调幅的时域表达假设调制信号x(t)的最高频率成分为，载波信号(2).调幅的频域表达如果则，则有调幅波：调制信号载波信号调幅波ƒ时域频域广播电台的发射塔对已调波进行鉴别以恢复缓变信号的过程。调幅波恢复所需要的缓变信号(3).幅值解调的目的接收解调Demodulation(4).同步解调同步解调(a)调幅波频谱(b)载波信号频谱(c)同步解调后频谱(d)调制信号频谱x(t)>0时(0~t1)，ym(t)与y(t)同相，检波器输出uf(t)>0x(t)<0时(t1~t2)，ym(t)与y(t)反相，检

7、波器输出uf(t)<01122(5).相敏检波解调推导相敏检波器33t1t1132213t1t2t2t2(6).电阻交流电桥的幅值调制不同接法的电桥可表示为当ΔR/R0=R(t)，Ui=E0cos2πf0t时U0=KR(t)E0cos2πf0t交流电桥的输出电压U0随R(t)的变化而变化，即U0的幅值受R(t)的控制，其频率为输入电压信号Ui的频率，即2πf0x(t)cos2πƒot↔½[X(ƒ)*δ(ƒ-ƒo)+X(ƒ)*δ(ƒ+ƒo)]=½[X(ƒ-ƒo)+X(ƒ+ƒo)]全桥、四臂输出R(t)E0co

8、s2πf0t当ΔR/R0=R(t)，Ui=E0cos2πf0t时U0=KR(t)E0cos2πf0tUi=E0cos2πf0t实际上载波信号R(t)，即电桥的输入ΔR/R0，实际上是调制信号R(t)对载波信号E0cos2πf0t进行了幅值调制U0实际上是调幅信号交流电桥是一个调幅器。调幅器实际上是一个乘法器.x(t)cos2πƒot↔½[X(ƒ)*δ(ƒ-ƒo)+X(ƒ)*δ(ƒ+ƒo)]=½[X(ƒ-ƒo)+X