传感器与检测系统信号处理技术.ppt

第8章 传感器与检测系统信号处理技术 测量电路的基本组成 控制电路的基本组成 电桥电路 信号的放大与隔离 一、测量电路的基本组成 (一)模拟式测量电路的基本组成 (二)数字式测量电路的基本组成 调幅式测量电路 2、通过交流供电实现调制 如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。 调频式测量电路 （一）什么是调频？写出调频信号的数学表达式，画出其波形。 调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信号x的线性函数变化。 调频信号us的一般表达式可写为： us=Umcos(wc+mx)t 调频式测量电路 调相式测量电路 （一）什么是调相？写出调相信号的数学表达式，画出其波形。 调相就是用调制信号x去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相，即让调相信号的相位按调制信号x的线性函数变化。 调相信号us的一般表达式可写为： us=Umcos(wc t +mx) 调相式测量电路 调相式测量电路 （二）传感器调制 调相式测量电路 脉冲调制式测量电路 （一）什么是脉冲调宽？写出脉冲调宽信号的数学表达式，画出其波形。 脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。在脉冲调制中具有广泛应用的一种方式是脉冲调宽。 脉冲调宽的数学表达式为： B=b+mx 脉冲调制式测量电路 第五节 脉冲调制式测量电路 （二）传感器调制 模拟式测量电路的基本组成 数字式信号 （一）增量码信号 （二）绝对码信号 （三）开关信号 四、 信号的放大与隔离 (一)何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 1、在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。 （三）测量放大器 测量放大器的特点 测量放大器的组成 实用测量放大器 测量放大器的特点 测量放大器对低电平信号进行线性放大，阻抗匹配、抗共模干扰、具有高共模抑制比、高速度、高精度、宽频带、高稳定性、高输入 阻抗、低输出阻抗、低噪声等特点。 差动放大器 基本电路 共模与差模输入 差动放大器 电桥放大电路 （一）单端输入电桥放大电路 电桥放大电路 （二）差动输入电桥放大电路 电桥放大电路 （三）线性电桥放大电路 什么是高共模抑制比放大电路？ 用来抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。 应用于何种场合？ 应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如人体心电测量。 高共模抑制比放大电路 （一）双运放高共模抑制比放大电路 1、反相串联结构型 uo=(R2/R1)(R6/R4)ui1-(R6/R5)ui2 当R2/R1=R4/R5，ui1=ui2时， uo=0 通常取R1=R5，R2=R4 高共模抑制比放大电路 2、同相串联结构型 uo1=(1+R2/R1) ui1 (uo1–ui2)/R3= (ui2–uo)/R4 uo=(1+R4/R3) ui2 -(1+R2/R1)(R4/R3)ui1 为了获得零共模增益，可取 R1/R2=R4/R3 高共模抑制比放大电路 3、三运放高共模抑制比放大电路 IR=(uo2–ui2)/R2=(ui1–uo1)/R1=(ui2–ui1)/Rp uo1=ui1(1+R1/Rp)–ui2R1/Rp ，uo2=ui2(1+R2/Rp)–ui1R2/Rp uo =(uo2–uo1)R5 /R3 （四）单片集成测量放大器 美国Analog Devices公司提供的AD521、AD522、AD612、AD614等。国内749厂生产的有ZF605、ZF603、ZF604等。在信号处理中采用单片测量放大器芯片。其具有性能优异、体积小、电路结构简单、成本低等特点。 （四）程控测量放大器PGA 什么是隔离放大电路？ 隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。 应用于何种场合？ 隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。 隔离放大电路 （一）基本原理 1、组成及符号 隔离放大电路 2、原理框图 隔离放大电路 （二）通用隔离放大电路 AD277变压器耦合隔离放大器 五、信号的转换 从