信号调理与记录.ppt

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1、机电测试技术机电信息工程学院机械系主讲人:邵强第四章信号的调理与记录第一节电桥第二节调制与解调第三节滤波器（选频）第四节信号的显示与记录装置第四章信号调理、处理和记录目的：提高信噪比，将信号转换成便于处理、接收和显示的形式内容：电桥，调制，解调，滤波器，记录仪；第一节电桥电桥：将RLC等的变化电压或电流特点：精度较高，灵敏度较高、直流电桥当输出端后接输入电阻较大时，电流输出可视为零；分类：按激励直流电桥按输出不平衡桥路电压交流电桥方式平衡桥路电桥平衡时：即：当测量时，使输出电压与被测量引起的电阻变化

2、量有关；直流电桥的连接方式：时，且半桥单臂半桥双臂全臂电桥的灵敏度：上述电桥是在不平衡的条件下工作的；缺点：当不稳定或环境温度有变化时，变,从而引起测量误差平衡电桥：零位测量法二、交流电桥交流激励电压，四臂可为LRC平衡：：阻抗角，各桥臂电流与电压的相位差纯电阻：感性阻抗：容性阻抗电容电桥：平衡时：要达到平衡，必须同时调节电阻和电容两个参数；电感电桥：注意：纯电阻交流电桥，除电阻平衡外，还须有电容平衡；（导线间分布电容的存在）三、带感应耦合臂的电桥例1．悬臂梁受力F和的作用，要求应变片测出引起梁弯曲

3、的力F，试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。解:若要进一步提高电桥的灵敏度，可采用：例2．使用电阻应变仪时，以下措施能否提高电桥灵敏度半桥双臂各串联一片2.半桥双臂各并联一片解：（1）当半桥双臂各串联一片应变片时：串联后电桥灵敏度：串联前电桥灵敏度：所以此法不能提高电桥的灵敏度。2.半桥双臂各并联一片解：（1）当半桥双臂各并联一片应变片时：并联后电桥灵敏度：并联前电桥灵敏度：所以此法不能提高电桥的灵敏度。经传感器后的信号需经过：调理、放大、滤波等一系列的加工处理目的：将微弱电压信号放大将非电信

4、号转换为电压信号抑制干扰噪声，提高信噪比便于传输及后续环节的处理第二节调制与解调第二节调制与解调调制：使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程；载波：一般为较高频率的交变信号调制信号：已调制波：调幅(AM)调制调频(FM)调相（PM）调制与解调目的：解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。先将微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。解调：从已调制波中恢复出调制信号一调幅及其解调（一）原理调幅：将一个高频简谐信

5、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的变化而变化。调制器幅度调制与解调过程（数学描述）乘法器x(t)y(t)xm(t)乘法器滤波器y(t)x(t)解调：把调幅波再次与原载波信号相乘同步解调：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；注意：1．载波频率与原信号中的最高频率一般要求：数倍或几十倍于2．调幅器实际上是一个乘法器；例：电桥就是一个调制器全桥:载波：调制信号：调幅波：(二)整流检波和相敏检波解调：相敏检波：既能鉴别调制信号的幅值又能反映其极性。电桥调幅与

6、相敏检波的典型实例：动态电阻应变仪二、调频及其解调调频：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，但其振荡频率的偏移量与信号电压成正比。当信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率；信号电压为正时频率提高，负值时则降低。调频波：（一）直接调频测量电路如：变极距型电容传感器：小范围：调频波的瞬时频率：：载波频率，或中心频率：频率偏移，与调制信号的幅值成正比将电容作为自激振荡回路中的一个调谐参数，则：电路的振荡频率：在附近直接调频电路：被测量的变化-------振荡频率的变化转变为调频的特

7、点：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．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。习题4-5求:1)所包含的各分量的频率及幅值2)绘制调制信号和调幅波的频谱解:已知:调幅波-1.5-1.001.01.5频率(KHz)8.59.51010.511.5幅值:1015100151010-1010010151510频率(KHZ)8.5

8、9.51010.511.5幅值:10151001510（二）变压器耦合的谐振回路鉴频法鉴频：调频波的解调将频率变化--------调制信号电压幅值的变化转变为：等幅的调频波：二次边输出电压的频率与保持一致回路的谐振频率小范围内：例1用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为：如果电桥激励电压：求此电桥的输出信号的频谱解：全桥：应变片：=常数K第三节滤波器（选频）作用1.滤除干扰噪声2.频谱分析一.滤波器的分类按选频：低通、高通、带通、带阻下截止频率上截