2019年 测试技术教学课件 chapter6.ppt

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1、第6章信号的调理与记录6.0变换及调理的目的6.1电桥6.3调制与解调6.2信号的放大与隔离6.4滤波器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。6.0变换与调理的目的电桥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

2、信号后输出的一种测量电路。6.1电桥电桥根据桥臂阻抗性质的不同为: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6.１电桥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VR1R2R3R46.１电桥平衡条件R1·R3=R2·R4直流电桥电桥的输出：平衡的条件：推导6.１电桥为了简化设计，R2=R3=R4=R0，而R1=R0+ΔR直流电桥R0＋ΔRU0＋ΔUΔU电桥的灵敏度定义为6.１

3、电桥单片单臂半桥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6.１电桥单臂半桥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6.１电桥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6.１电桥电桥的输出Uo①激励电压Ui②电阻R0的相对变化传感器允许功耗限制传感器灵敏度限制③电桥的连接方式半桥单臂、半桥双臂、全桥电桥灵敏度S①激励电压

4、Ui②电桥的连接方式6.１电桥平衡条件3.交流电桥交流电桥Z1、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6.１电桥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6.１电桥应用：等截面弹性悬臂梁自由度端受力为P，梁宽为b，梁长为l，梁厚为h，金属应变片距离梁的自由度端为l0，应变片灵敏度为Sk，测量电路为直流电桥,试求出梁末端受力P。6.１电桥PFFFF6.１电桥则应变片轴向应变ε为：式中，E为应变片弹性模量解:

5、力P使悬臂梁产生弯曲变形，梁截面抗弯模量Wz与弯矩M成正比，则正应力σ为：6.１电桥如果电桥激励电压为Ui，则输出电压Uo为:n=半桥单臂半桥双臂全桥令：且，应变片电阻变化量的绝对值为：6.１电桥又，金属应变片的电阻变化为:则:故:6.１电桥电桥应用836.2信号放大与隔离1基本放大电路反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。6.2信号的放大与隔离2)同相放大器同相放大器也是最基本的电路，其闭环电压增益Av为:6.2信号放大与隔离3)交流放大电路R2一般取几十千欧。耦

6、合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率来确定。若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。6.2信号放大与隔离2测量放大器在许多测试场合，传感器输出的信号往往很微弱，而且伴随有很大的共模电压（包括干扰电压），一般对这种信号需要采用测量放大器，又称仪表放大器。6.2信号放大与隔离隔离放大器应用于高共模电压环境下的小信号测量，是一种特殊的测量放大电路，其输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合。3隔离放大器隔离放大器由输入放大器、输出放大器、隔离器以及隔离电源等几部分组成。6.2信号放

7、大与隔离可用作输入、输出隔离的有光、超声波、无线电波和电磁等方式。在隔离放大电路中采用的隔离方式主要有电磁(变压器、电容)耦合和光电耦合。6.2信号放大与隔离隔直电路2084应用电路6.2信号放大与隔离声音信号广播电台的发射塔接收调制Modulation解调Demodulation6.3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力和信噪比1.调制的目的→音频信号6.3调制与解调先将微弱的

8、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。6.3调制与解调调制是使一个信号的某些参数在另一信号的控制下发生变化的