测试技术第四章解析.pptVIP

幅值调制与解调的应用 动态应变仪 动态应变仪方框图 机械工程测试技术基础 三、调频及其解调 调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率， 或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密不同的等幅波. 但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率。即 1、调频方法 2、解调方法 机械工程测试技术基础 1、调频方法 （1）直接调频测量电路 当电容和电感并联组成振荡器的 谐振回路时，电路的谐振频率将为： 若在电路中以电容为调谐参数，对上式进行微分，有： 所以，在f0 附近有频率偏移 从而把被测量的变化直接转换为振荡频率的变化，其输出是等幅波。 （2）压控振荡器 当C=C0时，f=f0 机械工程测试技术基础 2、频率调制的解调方法 调频波的解调又称为鉴频，因此该解调电路称鉴频器。 调频波是以正弦波频率的变化来反映被测信号的幅值变化的， 因此，鉴频的原理是将调频信号频率的变化相应地复原为原来 电压幅值的变化。调频波的解调是先将调频波变换成调频调幅波，然后 进行幅值检波。 鉴频器通常由线性变换电路与幅值检波电路组成。下图列出一种常用的振幅 鉴频电路原理。 (a)鉴频器电路 (b)高通滤波器幅频特性 (c)恢复出的调制信号 等幅的调频信号Uf(t)的瞬时频率正比于x(t); 高通滤波器幅频特性H(f)过渡带线性区中点频率f0。 Uf(t)经高通滤波器后变换为“调幅波” Ua(t); Ua(t)经二极管整流检波器检出包络信号Uo(t)=x(t); 机械工程测试技术基础 优点：抗干扰能力强。 因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中，这种由干扰引起的幅值变化，可以通过限幅器有效消除掉。 缺点：占频带宽度大，系统复杂。 调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；因为频率调制是一种非线性调制 ，不能运用叠加原理，因此，调频系统较之调幅系统复杂。 机械工程测试技术基础 §4.3?滤波器 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过， 而极大地衰减其他频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。 广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。 对于一个滤波器，能通过它的频率范围称为该滤波器的频率通带，被它抑制或极大地衰减的信号频率范围称为频率阻带。通带与阻带的交界点称为截止频率。 ??本节所述内容属于模拟滤波范围。尽管数字滤波技术已得到广泛应用，但模拟滤波在自动检测、自动控制以及电子测量仪器中仍被广泛应用。 机械工程测试技术基础 带通滤波器：只允许f1 ～f2之间的频率成分通过，其他频率成分衰减为零；（中心频率为上下截止频率的几何或算术平均值、带宽 B＝f2－f1 。 带阻滤波器：与带通滤波器相反，它将f1～f2之间的频率成分衰减为零，其余频率成分几乎不受衰减地通过。 一、??滤波器分类 根据滤波器的选频作用，滤波器可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器。 ?低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器，例如：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。 低通滤波器：只允许0～f2 的频率成分通过，而大于f2 的频率成分衰减为零； 高通滤波器：与低通滤波器相反，它只允许f1～∞的频率成分通过，而ff1的频率成分衰减为零； 机械工程测试技术基础 二、理想滤波器 根据线性系统的不失真测试条件，理想低通滤波器应该在所需的通频带内，幅频特性为常数，相频特性图为通过原点的斜直线。 即： 如果没有相角滞后，即t0=0 ，这种在频域为矩形窗函数的“理想低通滤波器”的时域脉冲响应函数是sinc函数。则 其图形为： 理想低通滤波器的幅、相频特性 机械工程测试技术基础 理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限，存在一个过渡带。 分析上式所表示的频率特性可知， 该滤波器在时域内的脉冲响应函 数h(t)为 sinc函数，图形如右图 所示。脉冲响应的波形沿横坐标 左、右无限延伸，从图中可以看