(工学)测试技术课件河南科技大学第4章信号调理电路

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1、第4章信号调理电路测试技术本章学习要求：1.掌握电桥的测量原理和接桥方法；2.理解信号调制与解调的原理及目的；3.掌握滤波器和放大器的原理及作用。便于信号的传输与处理信号调理的目的：第4章信号调理电路1.传感器输出的信号很微弱，不能直接送到显示、记录或分析仪器中，需要进行放大。3.能量转换型传感器输出的是电信号，但混杂有干扰噪声，需要进行滤波，提高信噪比。4.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器输出信号进行调制解调处理。2.能量控制型传感器输出的是电参量，需要转换成电信号才能进行处理(电桥)。4.1.1直流电桥*平衡条件1.工作原理4

2、.1测量电桥电压或电流第4章信号调理电路4.1电桥(输出对称电桥)（2），（1）(全等臂电桥)若，且在实际应用中：2.电桥的连接方式4.1电桥单臂电桥差动半桥差动全桥3．电桥的加减特性与应用工程上利用电桥的加减特性，可以提高灵敏度、温度补偿和消除干扰因素等。4.1电桥当电桥相邻臂阻值增量相反，相对臂阻值增量相同时，电桥输出增大；当电桥相邻臂阻值增量相同，相对臂阻值增量相反时，电桥输出减小。这一特性称为电桥的加减特性。电桥加减特性的应用——温度补偿：4.1电桥单臂电桥电桥加减特性的应用——提高灵敏度：4.1电桥差动半桥电桥加减特性的应用——提高灵

3、敏度：4.1电桥差动全桥4.1电桥电桥加减特性的应用——测F，消除干扰因素M:差动全桥4.1.2交流电桥4.1电桥*平衡条件4.1电桥常用交流电桥:电阻应变仪中电桥的电阻、电容平衡调节4.1电桥带感应耦合臂的交流电桥4.1电桥第4章信号调理电路4.2调制与解调目的：解决微弱缓变信号的放大以及信号的远距离传输问题。先将微弱的缓变信号(被测信号)用高频载波加载到高频交流信号中，然后用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大的缓变信号。4.2调制与解调例：交流电桥具有调幅作用4.2调制与解调4.2.1调幅与解调被测信号调幅高频调幅信号放

4、大放大高频调幅信号解调放大被测信号4.2调制与解调抑制调幅:直接将高频载波与被测信号(调制信号)相乘，使载波信号的幅值随被测信号而发生变化。抑制调幅与同步解调过程(波形分析——时域分析)4.2调制与解调乘法器放大器x(t)y(t)xm(t)乘法器滤波器y(t)x(t)xo(t)抑制调幅与同步解调过程(频域分析)4.2调制与解调乘法器放大器x(t)y(t)xm(t)乘法器滤波器y(t)x(t)xo(t)抑制调幅与同步解调过程(数学分析)4.2调制与解调乘法器放大器x(t)y(t)xm(t)乘法器滤波器y(t)x(t)xo(t)2.非抑制调幅:把被

5、测信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量A，使偏置后的信号都具有正电压，然后再与高频载波相乘得到调幅波。4.2调制与解调A非抑制调幅波形分析：4.2调制与解调非抑制调幅的解调低通滤波二极管检波(包络检波)4.2调制与解调调幅波的波形失真：（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180o。4.2调制与解调（2）重叠失真：抑制调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成。当载波频率f0较低时，正频端的下边带将与负频端的上边带相重叠。要求：f0＞10fm4.2调制与解调004.2调制与解调y(t)xo(t)3.相

6、敏检波作用：（1）同步解调（2）判断极性4.2调制与解调xo(t)当y(t)>0时，V1截止，V2导通，运算放大器A2的反相输入端接地，调幅波xm(t)从A2同相输入端输入。4.2调制与解调xo(t)当y(t)<0时，V1导通，V2截止，运算放大器A2的同相输入端接地，调幅波xm(t)从A2反相输入端输入。4.2调制与解调当x(t)>0时，调幅波xm(t)与载波y(t)同频同相，相敏检波器输出xo(t)为正。当x(t)<0时，调幅波xm(t)与载波y(t)同频反相，相敏检波器输出xo(t)为负。波形分析：差动电阻、电容、电感传感器后接仪表方框图

7、4.2调制与解调4.2.2调频与鉴频调频是利用被测信号x(t)的幅值控制高频载波的频率，即调频波是一种随被测信号x(t)的幅值而变化的疏密程度不同的等幅波。4.2调制与解调4.2调制与解调1.压控振荡器(VCO)调频4.2调制与解调4.2调制与解调当ey=+ew(稳压管的稳压值)时，乘法器输出ez>0，电容C充电，反相积分器A2的输出e2减小。当e2<-ew时，正反馈放大器A1翻转，ey=-ew；当ey=-ew时，乘法器输出ez<0，电容C放电，反相积分器A2的输出e2增大。当e2>+ew时，正反馈放大器A1又翻转，ey=+ew。压控振荡器的输

8、出信号ey为方波，其频率与被测信号ex成正比。4.2调制与解调2.LC谐振回路调频(直接调频)将电容(或电感)传感器作为谐振回路的一个调谐参数，谐振回