现代测量技术-4[1]

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1、第四章信号的传输程晓舫中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系1现代测量技术§4信号的传输§4.1概述§4.2信号的传输§4.3干扰§4.4本章小结2现代测量技术§4.1概述怎样传输电信号？流动：通过信号自身的运动，从一处到达另一处波动：通过第三方不断接替，使信号从一处到达另一处哪些电信号能够被传输能量型信号：电压、电流、电荷参数型信号：电阻、电容、电感3现代测量技术§4.1概述电信号传输介质流动：有线式传输电缆：可用来传输电荷/电流光缆：可用来传输光波动：无线式传输空间：电磁波电信号传输形式模拟式：直接传输。数字式：对信号首先编码，然后传输。4现

2、代测量技术§4.2信号的传输§4.2.1传输介质§4.2.2有线传输§4.2.3无线传输§4.2.4小结5现代测量技术§4.2.1传输介质电缆电阻值：0.033欧姆/米；电容值：30pF/米工作频带窄、传输速率低、保密性能差光缆工作频带宽、传输速率高、保密性能好空间工作频带受限、传输距离大、保密性能差6现代测量技术§4.2.2有线传输电缆因传输引起的信号失真分析模型相对失真评价eoeirlcrrccll7现代测量技术§4.2.2有线传输电缆改善传输线路电阻变化引起的信号失真技术1：电路环路传输法改善机制1374-20mA电流转换电路80V传输系统用电源数

3、字式电流表热电偶中央控制室4-20mA的电流环路改善技术：提高测量端电压传感端作电流信号转换处理8现代测量技术§4.2.2有线传输电缆改善传输线路电阻变化引起的信号失真技术2：数字信号传输法改善机制：建立在有/无脉冲的机制上。只要能检测出脉冲的有/无，即使脉冲的大小和精确形状受到传输介质的严重损害，也不会影响到数字传输系统的精度。数字传输例：电报。优点：可搭载传输，如电力网、电话网等。放大器A/D转换器控制门信号传输译码器编码器D/A转换器模拟输入模拟输出编码方式：脉宽频率9现代测量技术§4.2.2有线传输光缆传输系统保密评价：不是光纤发生故障而进入光纤

4、是十分困难的。抗干扰评价：光纤不会受到来自诸如闪电或电源开关的电磁干扰的影响。安全评价：光纤不会产生火花。例：光缆可放在天然气管道中。传输距离：几米至30公里。电/光转换光/电转换光缆传输模/数信号模/数信号10现代测量技术§4.2.3无线传输空间调频/调频（FM/FM）式信号传输系统第一次调频转换：电压/频率第二次调频增频：低频/射频调制解调11现代测量技术400Hz70kHz560Hz400Hz560Hz70kHz560Hz调谐400Hz调谐70kHz调谐6Hz截止8Hz截止1050Hz截止电抗调制器调频式接收机射频振荡器倍频器求和功放线性混频器带通

5、滤波器调制解调器低通滤波器传感器副载波振荡器模拟信号1182……………接收天线发射天线12现代测量技术电压/频率转换电源公共端输入电流输入电压基准电压R2R1R1R3电压微调积分器定时基准精密电荷分配器脉冲输出电路电源R1R1原理：积分电容器的充电速度与积分器的输入信号成正比，积分器的输出与一门限电压相比，一旦超出门限，便产生一面积精确已知的脉冲。于是，一固定的电压便产生与其成正比的一输出脉冲系列。13现代测量技术频率/电压转换失调电压调整滤波电容电流放大器自适应式滤波器精密电荷分配器比较器频率输入参考输入汇流点满刻度调整满刻度微调输出原理：频率电压从比

6、较器输入，电容器将交替地由精密参考电压充电并通过下一级放大器的汇流电放电。每一个充电/放电周期都有固定数量的电荷受到控制。输入频率越高，流入汇流点的平均电流就越大。然后再有电流放大器的反馈电阻完成电流/电压转换。14现代测量技术调幅及解调解调器调制器载波振荡器交流放大器低通滤波器低频模拟信号载波高频信号载波信号传输低频模拟信号解调高频信号同步解调15现代测量技术§4.2.4小结传输的实质是移动、本质是能量流动：电流；波动：频率电信号传输模拟式：有损耗，影响信号精度；数字式：有损耗，但不影响信号精度。传输介质与电磁有关的介质：电缆、空间与电磁无关的介质：光

7、缆传输调理数字调理；频率调理；电光调理。16现代测量技术§4.3干扰§4.3.1概述§4.3.2干扰的产生和耦合的一般形式§4.3.3传导干扰的耦合和抑制§4.3.4共阻抗干扰的耦合和抑制§4.3.5电场干扰的耦合和抑制§4.3.6电感干扰的耦合和抑制§4.3.7小结17现代测量技术§4.3.1概述干扰形成的三要素干扰源自然干扰：宇宙、大气放电、大气热辐射、静电放电电器设备干扰：放电、电路开关、脉冲振荡、整流、电路缺陷耦合通道传导：经导线直接耦合到电路中——热电偶共阻抗：两个电路拥有公共阻抗时电场：电压形式的干扰波，经由电场耦合到电路中互感：电流形式的干

8、扰波，经由磁场耦合到电路中被干扰电路18现代测量技术§4.3.2干扰的产生和耦合