第四章_信号的调理与记录综述.ppt

第四章 信号调理、处理和记录;概述 ;信号调理的种类; 电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。 分类 ：按激励电压（1）直流电桥 （2）交流电桥 按输出方式（1）不平衡桥式电路 （2）平衡桥式电路 按工作原理（1）偏值法 （2）归零法; 图4-1是直流电桥的基本形式。以电阻R1，R2，R3，R4作为四个桥臂，a、c两端接入直流电源U0，在b、d两端为输出电压Uy。当电桥输出端后接较大输入电阻的仪表或放大器时，可视为开路，电流输出为零，此时桥路电流为 ;由此可知，若使电桥平衡，输出为零，应满足 ;在实际测试中，桥臂分为半桥式与全桥式联接，见图4-2，在图a 中表示半桥联接，工作中只有一个臂阻值随被测的量而变化。设ΔR1是电阻 R1 的电阻增量。根据式（4-3），此是输出电压为 ;图4-2c为全桥接法，工作中四个桥臂阻值随被测量而变化，即 ;G;和差特性： 相邻两桥臂电阻同向变化，产生的输出电压的变化将相互抵消； 相邻两桥臂电阻反向变化，产生的输出电压的变化将相互叠加； 邻臂相减，对臂相加。 和差特性应用实例： 悬臂梁作敏感元件测力：为提高灵敏度，常在梁的上，下表面各贴一片应变片，并将上述两应变片接入电桥的相邻两桥臂。 柱形梁作敏感元件测力：四个纵向应变片俩俩串联，接入相对桥臂;横向应变片主要起温度补偿作用。;;式（4-10）表明，交流电桥平衡必须满足两个条件： （1）相对两桥臂阻抗之模的乘积应相等 （2）它们的阻抗角之和也必须相等;令上式实部、虚部分别相等，则有下面两个平衡条件 ; 对于纯电阻交流电桥，即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联一个电容（见图4-6），为此除了电阻平衡外，还需要电容平衡。;三、带感应耦合臂的电桥 带感应耦合臂的电桥是将感应耦合的两个绕组作为桥臂而组成的电桥，一般有以下两种形式：;第二节 调制与解调 ;1. 幅值调制原理 ???幅—高频简谐信号(载波)与测试信号(调制信号)相乘产生调幅信号。 y(t)=x(t)cos2πf0 t 即高频信号的幅值随测试信号的变化而变化,如交流电桥。 ;载波为余弦信号，由δ函数的时移性质可知，其频谱是一对脉冲谱线 ：; 若把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”，其结果如图4-14所示。若用一个低通滤波器滤去中心频率为 2f0 的高频成分，那么将可以复现原信号的频率（只是幅值减小一半，可以放大处理），这一过程叫做“同步解调”。;（4-22） ; 若把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量A，使偏置后信号都具有正电压，那么调幅包络线将具有原调制信号的形状，如图4-15a 所示。把该调幅波 xm(t) 简单整流、滤波，就可恢复原信号。如果原调制信号中有直流分量，则在整流后应准确减去所加偏置电压。若所加偏置电压未能使信号电压恒大于零，则对调幅波作简单整流就不能恢复原信号，见图4-15b，相敏技术就能解决这一问题。 ; 采用相敏检波时，对原信号可不必再加偏置。注意交变信号在其过零线时符号（+，-）发生突变，调幅波的相位（与载波相比）也相应发生1800的相应跳变。利用载波 信号与之比相，既能反映出原信号的幅值，有能反映其极性。见图4-17中，x (t)为原信号；y (t)为载波；xm(t)为调幅波。电路设计变压器 B二次输出电压比 A二次输出电压大。 ;图4-17 相敏检波; 利用电阻应变片作为传感元件来测量应变的专用电子仪器称为电阻应变仪。 ;图4-18所示的动态应变仪是电桥调幅与相敏检波的典型实例。 ;二．调频及其解调;（4-25） ;压控振荡器：利用压控振荡器是一个常用的调频方案。压控振荡器的输出瞬时频率与输入的控制电压成线性关系，从而达到频率调制的目的。压控振荡电路有多种形式，现在已有集成化的压控振荡器芯片出售。 ;第三节 滤波器;滤波器分类 （1）根据其选频作用，可分为四类： ① 低通滤波器；② 高通滤波器； ③ 带通滤波器；④ 带阻滤波器。 ;1、理想滤波器 特性理想化的滤波器。 理想