被测的量经过传感器变换后,已变为满足一定要求的电信号,.ppt

7.1 滤波器 滤波器是一种选频装置，可使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试中利用滤波器的这种选频作用，可滤除干扰噪声或进行频谱分析。 广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器，因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输的特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。 滤波器分类及定义 根据滤波器的选频作用，一般分为低通、高通、带通、带阻滤波器。 低通滤波器 下图是低通滤波器，从0～ 频率之间，幅频特性平直，它可使信号中低于的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于 的频率成分受到极大的衰减， 高通滤波器 下图为高通滤波器，与低通滤波器相反，从频率 其幅频特性平直，它使信号中高于 的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于 的频率成分将受到极大地衰减； 带通滤波器 下图为带通滤波器，它的通频带在 之间，它使信号中高于 而低于 的频率成分可不受衰减地通过，而其它成分受到衰减； 带阻滤波器 下图为带阻滤波器，特性与带通滤波器刚好相反。 说明： 在每种滤波器中，在通带与阻带之间都存在一过渡带，在此带内，信号受到不同程度的衰减，这个过渡带是实际滤波器不可避免的。 理想滤波器 理想滤波器是一个理想化的模型，是一种物理不可实现的系统。 理想滤波器具有矩形幅度特性和线性相移特性。其频率响应函数、幅频特性、相频特性分别为 特点： 这种理想低通滤波器，将信号中低于截止频率 的频率成分予以传输，无任何失真；而将高于 的频率成分完全衰减掉。 实际滤波器 理想滤波器：在通带内是一条直线。 实际滤波器：通带中幅频特性也并非常数，所以其主要参数有纹波幅度、截止频率、带宽、品质因素以及倍频程选择性等。 实际滤波器的主要参数 ①纹波幅度d 在一定的频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值相比，越小越好，一般应远小于3dB，即: 实际滤波器的主要参数 ②截止频率 幅频特性值等于 所对应的频率称为滤波器的截止频率。以 为参考值， 对应于 点，即相对于 衰减 若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应点正好是半功率点。 实际滤波器的主要参数 ③带宽B与品质因素Q值 上、下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，或 带宽，单位为Hz，带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力—频率分辨力。 把中心频率 和带宽B之比称为滤波器的品质因素Q，Q值越大，表明滤波器分辨力越高。 实际滤波器的主要参数 ④倍频程选择性W 在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，这个过渡带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢。它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力，通常用倍频程选择性来表征。 所谓倍频程选择性是指在上截止频率fC2与2 fC2之间，或者在下截止频率fC1与fC1/2之间幅频特性的衰减，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以dB表示。显然，衰减越快，滤波器选择性越好。对于远离截止频率的衰减率也可用10倍频程衰减数表示之。 实际滤波器的主要参数 ⑤滤波器因素（或矩形系数） 滤波器选择性的另一种表示方法，是用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值λ来表示。 理想滤波器λ=1，通常使用的滤波器λ=(1～5)。有些滤波器因器件影响（如电容漏阻等），阻带衰减倍数达不到-60dB，则以标明的衰减倍数（如-40dB或-30dB）带宽与-3dB带宽之比来表示其选择性。 调幅解调 信号调制的类型，一般正（余）弦调制可分为幅度调制、频率调制、相位调制三种，简称为调幅、调频、调相。本节讨论幅度调制及其解调。 调幅与解调原理 调幅：是将一个高频正弦信号（载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化，现以频率为的余弦信号作为载波进行讨论。 由傅里叶变换的性质知，时域中两信号相乘，则对应在频域这两个信号进行卷积，即 余弦函数的频域，图形是一对脉冲谱线，即 ① 一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处，所以，若以高频余