信号的调理与记录.ppt

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1、第五章信号的调理与记录本章学习要求：1.掌握电桥工作原理2.掌握信号调制解调原理3.掌握信号滤波器工作原理4.了解信号放大、显示和记录便于信号的传输与处理信号调理的目的：第五章信号调理电路意义：1.有些传感器输出的是电参量，需要转换成电信号才能进行处理。2.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制解调处理。3.传感器输出的信号很微弱，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。4.有些传感器输出的信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。5.1电桥电桥是一个四端网络，网络中的每一支路称为桥臂，桥臂上可接入

2、电阻、电容或电感变化的传感器。网络的一个对角接入工作电压，另一个对角为输出电压。电桥的作用是将电阻、电容或电感等电参量的变化转换为电压或电流输出。电桥的分类按照工作电源性质可分为：直流电桥和交流电桥按桥臂接入的阻抗元件可分为：电阻电桥、电容电桥和电感电桥。按照输出测量方式不同可分为：平衡电桥和不平衡电桥。平衡电桥不平衡电桥●平衡条件一.直流电桥1、直流电桥平衡两相对桥臂电阻值的乘积相等。2.电桥的和差特性设电桥四臂阻值相等R1=R2=R3=R4=R，且增量分别为ΔRi<

3、桥臂电阻反向变化，所产生的输出电压将相互叠加。利用和差特性，可以：进行温度补偿，消除测量误差提高灵敏度复杂应力状态下测取单独由某一因素产生的应变只有相对两桥臂有相同方向的变化量，相邻两桥臂有不同方向的变化量，才能使U。最大输出值。1.直流电桥的连接方式：单臂电桥半桥全桥3、电桥的联接方式令：一般，所以上式可简化为：电桥参数指标：（非）线性度和灵敏度直流电桥的的输出与灵敏度：单臂半桥全桥电容电桥电感电桥1.交流电桥的连接方式：2、交流电桥的平衡平衡条件：交流电流平衡条件：①相对两臂阻抗之模的乘积应相等②相对两臂阻抗角之和也应相等。3.交流电桥输出电压及灵敏度单臂交流电桥输出

4、电压灵敏度半桥交流电桥输出电压灵敏度全桥交流电桥输出电压灵敏度利用电阻应变片作为传感元件来测量应变的专用电子仪器称为电阻应变仪。电阻应变仪直流电桥与交流电桥的特点直流电桥：平衡电路简单、对联接导线要求低，直流电源稳定性容易保证；需要后接比较复杂的直流放大器。交流电桥：交流放大器简单；要求波形没有畸变，频率必须稳定。考虑：交流电桥的输出VinVoR1R3R2R4定义：调制是指利用某种低频信号来控制或改变高频振荡信号的某个参数（幅值、频率或相位)。调制信号调制波5.2调制与解调调制目的：解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。a)调幅(AM)b)调频(FM)c)调相(PM)

5、载波解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程一、调幅与解调调幅是将一个高频载波信号（此处采用余弦波）与被测信号（调制信号）相乘，使载波信号幅值随被测信号的变化而变化．调制器（乘法器）调制信号载波调幅波1、调幅调制器（乘法器）调制信号载波调幅波一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是在发生δ函数的坐标位置上将原来的函数重新构图。调幅：从频域上：相当于频率的搬迁过程。从低频搬迁到高频。频谱形状保持不变（f0>>fm)。从时域上：用x（t）去控制改变y（t）的幅值，使xm（t）的幅值随着x（t）的变化而变化，频率仍与y（t）相同。载波频率f0称为调幅波的中心频率，f0+fm称为上旁

6、频带，f0-fm称为下旁频带。调幅过程b)混叠：调幅波是最高频率为fmax的双边带信号组成．当载波频率f0较低时，正频端的下边带将与负频端的下边带相重叠．要求:f0＞fmax2、解调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“搬移”。当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以复现原信号的频谱。与原频谱的区别在于幅值为原来的一半，这可以通过放大来补偿。这一过程称为同步解调，同步是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。包络检波若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量A，使偏置后的信号都具有正电压。解调二极管检波低通滤波调幅过程中失

7、真a）偏置电压过小引起失真：要求其直流偏置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180°跳变。相敏检波利用交变信号在过零位时正、负极性发生突变，使调幅波的相位（与载波相比）也相应的产生180°的相位跳变。图相敏检波动态电阻应变仪方框图二、调频与解调1、概念：调频是利用调制信号的幅值控制高频载波信号频率变化的过程。或者说，调频波是一种随调制信号的幅值而变化的疏密度不同的等幅波.调频波的瞬时频率可表示为：f=f0+△f式中f0为载波信号频率；△f为频率偏移，与调制信号x(t)的幅值成正比,而与调制信号的频率无关。（基本特征）测量过程