《信号调理和处理》PPT课件

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1、第四章信号调理和处理本章学习要求：1.掌握电桥的原理2.掌握信号调制解调原理3.掌握信号滤波器工作原理1信号的调理信号的调理是指将传感器输出的信号转换成更适合于进一步传输和处理的形式。如将被测量引起的电阻、电感、电容、电量、光学物理量等转换成电压或电流，并进行放大；又如将感应电动势等进行放大。2信号调理的目的是便于信号的传输与处理。信号调理的目的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

2、便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制解调处理。3本节内容调制与解调的基本概念调幅及其解调调频及其解调4.2调制与解调4在测试技术中，调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理方法，主要是为了解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。例如，被测物理量，如温度、位移、力等参数，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号，对这样一类信号，直接送入直流放大器放大会遇到困难，因为，采用级间直接耦合式的直流放大器放大，将会受到零点漂移的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹没。为了很好地解决缓变信号

3、的放大问题，信息技术中采用了一种对信号进行调制的方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利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了的缓变信号。上述信号传输中的变换过程称为调制与解调。51.调制：使一个信号（载波）的某些参数（幅值或频率或相位）在另一信号（测试信号）的控制下发生变化的过程。2.调制的目的：便于放大和传输。调制及其相关概念先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利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了的缓变信号。6使载波的幅值、频率或相位随调制信号而变化的过程分别称为调幅、调

4、频或调相。它们的已调波分别称为调幅波、调频波或调相波。根据载波被调制参数的不同，调制可分为：调幅、调频和调相3.调制的分类7调制信号x(t)载波信号a)调幅(AM)b)调频(FM)c)调相(PM)种类8一、调幅与解调（一）原理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．9解调：是从已调制波中恢复出调制信号（测试信号）的过程。解调是调制的逆过程。10调幅与解调过程（数学描述与波形频谱分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)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

5、的变化而变化。11乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)就相当于把原信号频谱图形由原点平移至载波频率处，其幅值减半，如图所示，所以调幅过程就相当于频率“搬移”过程。12若把调幅波xm(t)再次与载波z(t)信号相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”，即xm(t)与z(t)相乘其傅里叶变换为解调:乘法器滤波器z(t)x(t)xm(t)13这一结果如图所示。若用一个低通滤波器滤除高频成分，将可以复现原信号的频谱（只是其幅值减少了一半，这可用放大处理来补偿），这一过程称为同步解调。“同步”指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。14调

6、幅与解调过程（波形与频谱分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器滤波器z(t)x(t)15若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号都具有正电压那么调幅波的包络线将具有原信号的形状,把该调幅波简单地整流、滤波就可以恢复原调制信号（二）整流检波和相敏检波1.整流检波16若偏置电压不够大，使信号电压有正有负，对于这种双极性调制信号不能采用整流检波。应采用相敏检波。172.相敏检波（从调制信号的产生到相敏解调）181试说明差动变压器式传感器的工作原理；2在以下测量机械振动的位移量的电路框图中，试填写空白框电路单元的名称并解

7、释其在测试中的作用；3如果工作频率（振荡器频率或载波频率）为2000Hz余弦波，机械振动为简谐振动且振动频率为100Hz，试画出差动变压器输出信号的幅频谱。11193．由差动变压器的工作原理可知，差动变压器的输出电压实际上是铁芯位移对其工作余弦波的幅值调制波，如果工作电压为铁芯位移为则差动变压器的输出电压为根据(1)(2)(3)即与δ函数的卷积的结果就是在发生δ函数的坐标位置上简单地将原函数重新构图。20所以，差动变压器输出信号的幅频谱如下：21幅值调制器实际上是个乘法器2.相敏检波222.相敏检波232.相敏检波12242.相敏检波252.相

8、敏检波262.相敏检波272.相敏检波通过相敏检波可以得到一个幅值与极性均随调制信号变化的信号。对有极性或方向性的被测量，经调制后必须采用相敏检波才能