信号调节器课件.ppt

测试技术基础 北京航空航天大学 机械制造及自动化系 周正干 下面举例说明。 2．滤波器的类型 （1）按功能分：低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器 2) 高通滤波器?　　与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。 3) 带通滤波器?　　它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。 4) 带阻滤波器?　 与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器，例如：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。 二．模拟滤波器 设滤波器的输入电压为ex，输出电压为ey，电路的微分方程为 这是一个典型的一阶系统。令 ?=RC，称为时间常数，对上式取拉氏变换，有 或 其幅频、相频特性公式为 分析可知，当f很小时，A(f)=1，信号不受衰减地通过；当f很大时，A(f)=0，信号完全被阻挡，不能通过。 (克希荷夫电压定律) 信号调节器 2)一阶RC高通滤波器 　　RC高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示。 设滤波器的输入电压为ex ，输出电压为ey，电路的微分方程为 同理，令 ?=RC，对上式取拉氏变换，有 或 信号调节器 其幅频、相频特性公式为 分析可知，当f很小时，A(f)=0，信号完全被阻挡，不能通过；当f很大时，A(f)=1，信号不受衰减的通过。 信号调节器 3) RC带通滤波器 　　带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联，其电路及其幅频、相频特性如下图所示。 其幅频、相频特性公式为 H(s)=H1(s)H2(s) 式中H1(s)为高通滤波器的传递函数，H2(s)为低通滤波器的传递函数。有 信号调节器 这时极低和极高的频率成分都完全被阻挡，不能通过；只有位于频率通带内的信号频率成分能通过。 应注意，当高、低通两级串联时，应消除两级耦合时的相互影响，因为后一级成为前一级的“负载”，而前一级又是后一级的信号源内阻。实际上两级间常用射极输出器或者用运算放大器进行隔离。所以实际的带通滤波器常常是有源的。有源滤波器由RC调谐网络和运算放大器组成。运算放大器既可起级间隔离作用，又可起信号幅值的放大作用。  信号调节器 信号调节器 如果在低通滤波器后面接一个放大器： 可见，其增益由 确定，而与时间常数RC无关。 信号调节器 通常利用一个运放可以构成一个二阶滤波器，其电路为： 该种类型滤波器被称为无限增益多路反馈型滤波器.下面推导其传递函数. 信号调节器 根据Y1到Y5取值及阻抗类型的不同组合，可以得到二阶低、高、带通及带阻滤波器，以二阶低通为例： 信号调节器 根据信号频率确定R1，C2，R3，R4，C5，便可以将此滤波器的电路设计出来，同理可以设计出二阶带通，带阻及高通滤波器。 另一种电路的基本型式如右图，称为压控电压源型滤波器。传递函数： 信号调节器 三．数字滤波 数字滤波实际上是利用相应的数学运算对信号进行频率选择。其中如果只是为了消除随机噪声的数字滤波又称为数据的平滑处理或平滑滤波，对数字信号进行频率选择则称为数字滤波。 1．平滑处理： 条件是信号本身比较平滑。 (1). 简单平均. 其表达式为 E[x(t)]= x(n)/N [X(t)＝S(t)+n(t)] (2). 时域平滑处理公式（加权移动平均法） 通常m=N.为加权系数上下限，wi为加权函数，一般w-i=wi为偶函数。 * 检测技术 第七章 信号调节器 概 述 电 桥 信 号 的 滤 波 线 性 化 处 理 信号调节器 7.1 概述 信号调节器的功能 对传感器输出的原始信号或系统中某一环节的输出信号进行再加工，以满足下一环节输入要求的需要。 信号调节器 二. 信号调节器的种类 1. 参量变换型：常用于参量型传感器，将电参量变换成电压和电流量。 被测量 参量型传感器 电桥、谐振电路 ΔR, ΔL, ΔC ΔV, ΔI 2. 阻抗变换、幅度调节 被测量 发电型传感器 放大、衰减、阻抗匹配、变换 ΔU, ΔI V, I 3. 调制、解调 被测量 传感器 解调 调制 放大、传送 调制波 输出 信号调节器 4. 品质调节：线性化处理—扩大测量范围，减少非线性失真； 滤 波—保持有用信号，消除干扰；