华科机械工程测试信息信号分析课件ch5模拟信号分析解析.ppt

* * 3) 贝塞尔滤波器 滤波器的组合使用 串接使用滤波器： 两个中心频率相同的滤波器串接使用，如两滤波器有较好的隔离使二者相互无干扰，结果是两者的幅频特性相乘，相频特性相加。前者使通带外的频率成分有更大的衰减斜率，改善了选择性；但后者却使相位变化更为剧烈，恶化使用效果 并接使用滤波器： 选取信号中多个特定的频率，两种方案：一是带通滤波器的中心频率可调，改变RC调谐参数，可调整的范围有限。二是选择一组中心频率固定，但各中心频率按一定规律布置的滤波器组。 * * 滤波器实物 变频器专用滤波器 直流电源滤波器 * * 滤波器实物 脉冲群抑制滤波器 浪涌抑制滤波器 * * 滤波器实物 * * Ｍatlab与滤波器 Matlab说明 Matlab环境滤波器 * * * * 高通 低通 频响函数 幅频特性和相频特性 ?c2=1/2πτ2=1/2πR2C2 上截止频率: 下截止频率： ?c1=1/2πτ1=1/2πR1C1 一阶RC带通滤波器 一阶RC带通滤波器 * * 实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率f0与带宽B之间的数值关系，可以分为两种。 2) 恒宽比带通滤波器 1) 恒带宽带通滤波器 恒带宽、恒带宽比滤波器 * * 品质因素Q 相同Q值（恒宽比），中心频率?n越大 ，带宽B越大 恒宽比带通滤波器 恒宽比带通滤波器 * * n为倍频程数 若n=1为倍频程滤波器； 推导 ?c2=2n ?c1 ?n2=2n ?n1 * * 带宽越窄，分辨力越高。 低频分辨力较高， 高频分辨力较低. 信号通带越宽，需要的恒带宽滤波器越多。 恒带宽滤波器：带宽为20Hz * * 例： 设有一信号是由幅值相同而频率分别为?=940Hz和?=1060Hz的两正弦信号合成，其频谱如图所示 (a)实际信号 (b)用?倍频程滤波器分析结果 (c)用1/10倍频程滤波器分析结果 (d) 用恒带宽滤波器分析结果 举例 * * 案例：机床轴心轨迹的滤波处理 ?????????????????????? 滤波器应用-机床轴心轨迹的滤波处理 * * 案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律 ?????????????????????? 滤波器应用-机床轴心轨迹的滤波处理 * * 钢管无损探伤实验 滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警 滤波器应用-钢管无损探伤实验 * * 滤波器分类 4) 有源低通滤波器 主要技术指标 （1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp 其定义与放大电路的上限截止频率相同。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。 图 LPF的幅频特性曲线 * * 滤波器分类 4) 有源低通滤波器 一阶低通滤波器(LPF) 同相比例放大器的增益，即通带增益为： 电路的传递函数为： 电路特点:具有较高输入电阻和较低的输出电阻，还具有电压放大作用。由于式中s为一次幂，所以称一阶LPF。 uo u+ ui 电路由RC低通网络和同相比例放大器组成， * * 在一阶LPF传递函数中，令s=jw有 式中 为低通截止频率。 其对数幅频特性为： 对数幅频特性曲线如图所示 -3 -20dB/十倍频 一阶低通有源滤波器 图 一阶LPF的幅频特性曲线 优点：结构简单； 缺点：过渡区衰减太慢，衰减斜率仅为-20dB/十倍频，故只能用于滤波要求不高的场合 * * 4) 有源低通滤波器 简单二阶低通有源滤波器 简单二阶低通有源滤波器 二级RC u+ uo 图 简单二阶LPF 一级RC 为使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一阶RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波器。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好，它能提供-40dB/十倍频的衰减。二阶LPF的电路图如图所示。 同相比例运算电路 * * （1）通带增益 当 f = 0, 或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益为 （2）二阶低通有源滤波器传递函数 取C1=C2=C，根据上图可以得出： （3）通带截止频率 简单二阶低通有源滤波器 * * 问题：在 f = f0 附近，如何使输出幅度衰减增大？ 改进思路：提升f0附近的输出幅度。 与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率 fp→f0 之间幅频特性下降的还不够快。 简