模拟信号的变换和处理

《模拟信号的变换和处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、内容提要：第五章模拟信号的变换和处理§5-1电桥§5-2调制与解调§5-3信号滤波器测试技术完成本章内容的学习后应能做到：1.掌握电桥的工作原理；2.掌握信号调制解调原理；3.掌握信号滤波器工作原理。测试技术信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。目的：1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。第五章模拟信号的变换和处理概念：模拟信号的处理和变换是对

2、连续信号进行分析处理的过程，是利用一定的数学模型所组成的运算网络来实现的。主要内容：电桥、调制、滤波等。第五章模拟信号的变换和处理§5-1电桥参数型传感器（能量控制型）可以把被测机械量得的变化转变为电路或磁路的参数变化，通过电桥，则可以把这种参数的变化转变为电桥输出电压的变化。分类：电桥按其电源性质的不同分为：直流电桥和交流电桥。直流电桥只可用于电阻的测量，而交流电桥可用于电阻、电感和电容的测量。第五章模拟信号的变换和处理一．直流电桥1.平衡条件典型的电桥电路如图1所示。§5-1电桥根据欧姆定律可得：图12.电桥的灵敏度平衡条件下，若电阻R1有一个变化量△R1,即

3、R由R1变为R1＋△R1,则由电桥的输出量为：当u0＝0时，电桥平衡，这时有：或§5-1电桥分子、分母同除以R1R4，并忽略式中的△R1/R1项。令可得电桥的灵敏度SB可见电压e0越大，电桥的灵敏度也就越高，在e0选定的情况下，可以变动桥臂电阻的阻值。§5-1电桥令dSB/dn=0即要求由R1/R2=R4/R3=1得到R1＝R2，R4＝R3，这就是电桥的最大灵敏度条件，实际中常使R1＝R2＝R3＝R4电桥的最大灵敏度条件n=1代入灵敏度公式可得：得n=1§5-1电桥3、非线性误差及其补偿上式是在忽略掉u0表达式的分母中项后得到的，如果考虑它的影响，上式应成为它和之

4、间的差就是非线性误差，即非线性误差的大小为§5-1电桥如果以相对值表示，非线性误差γ对于常用金属应变片可设，则。在弹性范围内，ε常在0.1％以下。所以非线性误差不大。而对半导体应变片，相应地非线性误差也要大大增加，因此半导体应变片在用于单臂电桥的情况下，不适于测量大应变。§5-1电桥为了增加电桥的灵敏度和减小非线性误差，常采用双臂电桥和全桥。对双臂电桥来说，R1和R2都是工作桥臂，其它两个桥臂为固定桥臂，电桥工作时，电阻R1和R2一个增大、一个减小，而且增大和减小的绝对值相等并使R1＝R2＝R4＝R3，

5、△R1

6、＝

7、△R2

8、则输出电压：§5-1电桥灵敏度为：若四个

9、桥臂都是工作臂，四个桥臂的电阻以差动的方式增大或减小，且增大和减小的绝对值相等，存在如下关系：则输出电压：R1=R2=R4=R3，

10、△R1

11、=

12、△R2

13、=

14、△R3

15、=

16、△R4

17、§5-1电桥灵敏度为：4．直流电桥的平衡测量之前，必须使电桥处于平衡状态，直流电桥只考虑电阻平衡，图2为所示的两种常用平衡方法。图2§5-1电桥二、交流电桥1、交流电桥的平衡条件交流电桥根据对直流电桥的讨论有：当时，电桥输出为零，达到平衡，此时有：§5-1电桥则电桥平衡时，有：也可表示为：§5-1电桥2、测量用交流电桥右图所示为差动电感传感器与固定电阻组成的一种对称交流电桥。在被测物理量的作

18、用下，差动电感传感器的两个线圈的电感发生变化，即则可按下式计算C点的电压§5-1电桥则电桥的输出电压为：3、交流电桥的平衡调整§5-1电桥电桥平衡时将各桥臂阻抗代入，整理后得：§5-1电桥§5-2调制与解调信号调制的类型：幅度调制、频率调制、相位调制第五章模拟信号的变换和处理调频：电容、电感传感器就是利用调频电路将被测物理量的变化转化为频率的变化。幅度调制：被测物理量低频缓变信号调幅信号传感器交流放大§5-1调制与解调调幅：是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。一、幅度调制1.幅度调制原理交流电桥是一种常用的幅度调制

19、器。交流电桥交流电桥的四个桥臂都为R，并将其阻值调整后使电桥平衡。若四个桥臂中任一臂的阻值发生变化ΔR，使电桥失去平衡，则电桥的输出电压为若激励电源的电压为一高频正弦波，即§5-2调制与解调若输入信号（被测信号）引起得电阻变化ΔR也是一个正弦变化量（如正弦交变应力），即则得则电桥输出的信号电压为其波形变化规律如图§5-2调制与解调～ey§5-2调制与解调根据傅氏变换的性质得简谐波函数的频谱是一对脉冲谱线，即：或在频域上，由傅立叶变换的性质可知：在时域中两个信号相乘，则对应于频域中这两个信号的卷积，即：§5-2调制与解调这一过程就是调幅，所以调幅过程就相当于频率“搬

20、移”过程，