第2章 项目一 认识数控机床自动检测装置.ppt

第二章 信号处理电路 广州铁路职业技术学院机电系 制作 第二章 信号处理电路 本章内容主要介绍常见信号处理电路，通过项目-电桥电路实验，掌握信号处理的方法。 本章的重点是电桥电路，掌握电桥电路的工作原理和组成。了解信号放大电路、滤波电路、信号转换电路和信号抗干扰的措施。 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 项目二 单臂、双臂、全桥电桥实验 1. 项目目的 1）理解单臂电桥、双臂电桥和全电桥的性能，通过项目分析三者之间的灵敏度关系。 。 2）了解信号处理的方法 3）了解仪表抗干扰的措施。 2. 项目条件 传感器综合实验台（含直流稳压电源、差动放大器、电桥、双平行梁、主副电源、应变片、数显示电压表）。 3. 项目内容及要求 分别利用单电桥、双电桥和全电桥组成的电路测量金属箔式应变片受力情况，比较单电桥、双电桥和全电桥的性能及灵敏度。 项目一 自动检测系统认识 二. 基本知识 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 交流检测系统 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 2.2.1电桥电路 直流电桥 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 电阻应变片接入电桥通常有三种接法：如果一个电桥臂接入应变片，其他三个臂采用固定电阻，称为单臂电桥；如果两个电桥臂接入应变片，称为双电桥，又称为半桥；如果四个电桥臂都接入应变片，则称为全桥。 （1）单臂工作电桥 单臂工作电桥的一个电阻变化，即ΔR1≠0，如果是等臂电桥，其余各臂为固定电阻，ΔR2=ΔR3=ΔR4=0，代入式（2-6）得： 项目二 单臂、双臂和全桥电桥电路实验 2）双臂工作电桥 若等臂电桥的两个臂接入应变片，其中一个应变片受压，另一个应变片受拉，即ΔR1=-ΔR2，其余两个为固定电阻，即ΔR3=ΔR4=0，代入式（2-6）得： 项目二 单臂、双臂和全桥电桥电路实验 项目二 单臂、双臂和全桥电桥电路实验 直流电桥的优点是：所需的高稳定度直流电源较易获得；电桥输出U0是直流，可以用直流仪表测量；对从传感器至测量仪表的连接导线要求较低；电桥的平衡电路简单。 直流电桥的缺点是：直流放大器比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 交流电桥 1）交流电桥的平衡条件 交流电桥的四个桥臂分别用阻抗Z1、Z2、Z3、Z4表示，它们可以是电感值、电容值或电阻值，其输出电压也是交流。设交流电桥的电源电压为： 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 交流电桥平衡条件： 2）电阻交流电桥 单臂电阻交流电桥 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 3）电感电桥 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 4）电容电桥 项目二 单臂、双臂和全桥电桥电路 5）变压器电桥电路 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 结论： 在电源激励电压恒定的情况下，电桥输出电压与电容传感器输入位移成正比。由于在该输出电压无法反映位移的方向，相敏检波电路可识别方向。所以输出电压必须经后续放大并经相敏检波和滤波后可由指示表显示位移的方向和大小。 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 2.2.2 信号放大电路 1、差动放大器 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 2、电荷放大器 电荷放大器用于放大压电传感器的输出信号。电荷放大器是一个具有反馈电容C1的高增益运算放大器电路。它把压电传感器的输出信号放大并将高输出阻抗变换成低阻抗输出，输出电压与输入电荷成正比。 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 Ca 为压电传感器的等效电容，Cc为连接电缆的等效电容，Ci为电荷放大器的输入电容，Cf为反馈电容，Rf为反馈电阻。电荷放大器的输出电压为： 项目二 单臂、双臂和全桥电桥实验 信号滤波电路： 作用：传感器输出的信号通常要进行滤波，滤去不必要的高频或低频信号，或要取得某特定频段的信号。 类型： 低通滤波器：通过低频信号，抑制或衰减高频信号 高通滤波器：允许高频信号通过，抑制或衰减低频信号 带通滤波器：允许通过某一频段的信号，而在此频段两端以外的信号将被抑制或衰减 带阻滤波器：容许频率低于某一频段的下限截止频率和高于上限截止频率的信号的通过 项目二、单臂、双臂和全桥电桥实验 2.2.4信号转换电路 1、电压与电流转换 目前实现0~5V、0~10V电压、0~10mA、4~20mA电流的转换，可采用集成电压/电流转换电路来实现，如AD693、AD694、XTR110等。 2、电压与频率转换 有些传感器敏感元件输出的信号为频率信号，如涡轮流量计，有时为了和其他标准信号接口显示仪表配套，需要把频率转换