机械工程测试技术基础--04信号的调理与记录解读.ppt

2004-11-27 1 第四章 信号的调理与记录 河北工程大学 机电工程学院 周雁冰 第四章 信号的调理与记录 第一节 电桥 第二节 调制与解调 第三节 滤波器 第四节 信号的放大（自学） 第五节 测试信号的显示与记录 为什么需要对信号进行调理？ 第一节 电桥 电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或电流输出的一种测量电路。 分类： 按激励电源的类型：直流电桥、交流电桥 按工作原理：偏值法（即不平衡电桥，应用较广）、 归零法（即平衡电桥） 一、直流电桥 1、输出电压 2、平衡条件 要使电桥平衡，输出为零，应满足 为直流电源 为输出电压 直流电桥三种连接方式的比较 电桥的和差特性 若相邻两桥臂电阻同向变化（即两电阻同时增大或同时减小），所产生的输出电压的变化将相互抵消。 若相邻两桥臂电阻反向变化（即两电阻一个增大一个减小），所产生的输出电压的变化将相互叠加。 二、交流电桥 三、带感应耦合臂的电桥（变压器电桥） 第二节 调制与解调 第三节 滤波器 四、实际滤波电路 五、常见的两类带通滤波器组 第五节 测试信号的显示与记录 包络检波流程图 包络检波的关键是准确地加、减偏置电压A。 该方法的缺点是：若所加的偏置电压未能使信号电压都位于零位的同一侧，那么对调幅之后的波形只进行简单的整流、滤波是不能恢复原调制信号的，会造成很大的失真。 3）相敏检波 若包络检波所加的偏置电压未能使信号电压都在零线的一侧，则对调幅波简单地整流不能恢复原调制信号，此时，相敏检波技术可解决此问题。 相敏检波的特点是可以鉴别调制信号的极性，所以采用相敏检波时无需对调制信号加偏置电压。 相敏检波是利用二极管的单向导通作用将电路输出极性转向。 相敏检波 x(t) 载波y(t) 调幅波xm(t) 低通滤波 输出信号xm’ (t) 相敏检波 相敏检波工作原理： 调幅波xm(t)与载波y(t)同相 载波电压为正 均为正 （ 调制信号x(t)为正） 载波电压为负 调幅波xm(t)与载波y(t)异相 载波电压为正 均为负 （调制信号x(t)为负） 载波电压为负 动态电阻应变仪原理框图 2）重叠失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成．当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与负频端的下边带相重叠．要求: fz＞fm 调幅波的波形失真 1）过调失真：对于非抑制调幅，要求其直流偏置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180度反转。 二、频率调制及其解调 1、调频（频率调制）：是利用调制信号控制高频载波信号频率变化的过程。调频时载波的是等幅波，其频率随调制信号的幅值成比例变化。 当调制信号电压为零时，调频波的频率等于载波中心频率；调制信号电压为正值时调频波频率提高；调制信号电压负值时调频波则降低。 两种常用的调频方法 1）直接调频测量电路 把被测量的变化直接转换为振荡频率的变化称为直接调频式测量电路，其输出也是等幅波。一般由振荡电路实现，如LC振荡电路等。 2）压控振荡器 压控振荡器的输出瞬时频率与输入的调制信号电压值成线性关系。 2、调频信号的解调 调频波的解调又称为鉴频，是将频率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过程。 随着测量参数（如电阻）的变化，调制信号幅值也随之线性变化，调频波频率也随着调制信号幅值近似线性变化，所以调频波的频率和测量参数保持近似线性关系。 鉴频 T1 T2 T3 T4 F 鉴频器原理 调频波－调频调幅波－幅值检波 调频的优点：抗干扰能力强。 调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍，调频系统较之调幅系统复杂。 因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中。 调频的缺点：占频带宽度大，复杂 例：人耳正常听力的频率范围是20HZ到2万HZ，四六级听力调频86.25兆赫，试分析其原因。 例：收音机原理 收音机通过接收从许多广播电台发射的无线电波中的一种来选择某一需要收听的节目。在无线电广播中，收音机接收 AM 广播和接收 FM 广播是不同的，它们通过按钮操作来切换。 收音机通过天线收到广播信号后，还必须清除电信号中的载波，只得到声信号。因为收音机收到的无线电信号非常微弱，要由放大器将信号充分放大，这样使喇叭发出声音。 AM无线电广播分为长波、中波和短波三个大波段，AM广播服务范围大于FM