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机电工程测试技术 机电工程学院 数字控制技术研究所 王琨琦 信号调节器 如果在低通滤波器后面接一个放大器： 可见，其增益由 确定，而与时间常数RC无关。 2.3.4 有源滤波器 2.3.4 有源滤波器 一阶RC有源滤波器： 模拟信号处理 2.3.4 有源滤波器 二阶RC有源滤波器： 通常利用一个运放可以构成一个二阶滤波器，其电路为： 该种类型滤波器被称为无限增益多路反馈滤波器。下面推导其传递函数： 模拟信号处理 2.3.4 有源滤波器 模拟信号处理 根据Y1到Y5取值及阻抗类型的不同组合，可以得到二阶低、高、带通及带阻滤波器，以二阶低通为例： 模拟信号处理 式中: 模拟信号处理 根据信号频率确定R1，C2，R3，R4，C5，便可以将此滤波器的电路设计出来。同理可以设计出二阶带通，带阻及高通滤波器。 另一种电路的基本型式如右图，称为压控电压源滤波器。 模拟信号处理 a．互相关函数： 定义： 2.4 相关分析(时域分析) 模拟信号处理 基本性质： ① Rxy在τ=τd处出现峰值，（τd反映了两信号间的相位差，即把一信号固定，另一信号在时间轴上平移τd距离），这时两信号相似程度最大，相关程度最高。 ② ③ 两个周期相同的周期信号的互相关函数仍是周期函数，其周期不变且相位信息不丢失。 2.4 相关分析 模拟信号处理 例： 则： ④ 随机信号x(t),y(t) ·若x(t),y(t)中含有同频信号，则τ→∞时，会呈现同频 周期成分。 · 模拟信号处理 基本性质： ① 偶函数 ② 均方值 2.4 相关分析 b．自相关函数： 模拟信号处理 ③ ④ 若 则： ——周期函数的自相关函数仍是同周期函数 例： Rx (τ)只反映幅值信息，不反映相位信息。 模拟信号处理 ⑤ 若f(t)=c 则：Rxx(c)=c2 ⑥ 随机函数： ·若x(t)中包含周期分量，Rxx(τ)中存在同周期成分。 · c．自相关函数的应用： 用于检测周期信号的存在。由性质知，自相关函数有助于检测叠加在随机过程中确定性周期信号。 模拟信号处理 模拟信号处理 * 模拟信号处理 信号分析与信号处理: 信号处理：将信号做必要的变换以获得所需信息的过程 本课程重在信号处理 2 模拟信号处理 信号分析：研究信号的构成与特征 模拟信号处理：采用能实现模拟信号运算的器件或方 法，对模拟信号的处理。 2.1 测量电桥 a. 构成：如图所示，由四个阻抗构成四个桥臂。A和C端接入电源E，B和D端为输出端。 输出电压: 桥臂阻抗可以是电阻、电感和电容式传感器。当被测量为某一初始值并未发生变化时希望电桥输出为0。 模拟信号处理 b. 电桥的平衡条件 z2z4=z1z3 ——对边乘积相等 若为复阻抗 平衡条件可改写为： |z2||z4 | =|z1||z3| —— 幅值平衡条件 —— 相位平衡条件 模拟信号处理 c. 电桥的输出电压 若复阻抗为纯电感时： 若复阻抗为纯电阻，且每个电阻的变化为ΔRi时： 若复阻抗为纯电容时： 信号与激励E的关系为？？？ 模拟信号处理 d. 电桥的工作方式 若 称为单臂工作 若 称为半桥工作 若 称为全桥工作 若 称为半桥差动工作 若 称为全桥差动工作 模拟信号处理 2.2 信号的调制与解调 2.2.1 调幅及其解调 调幅原理 ： 为什么要调制与解调： 便于信号的放大与传输 调幅就是将调制信号（被测试信号）与一个载波信号（高频余弦信号）相乘积。使载波信号的幅值随着调制信号的大小变化。 a. 调幅 调 幅 调 频 调 相 模拟信号处理 由傅立叶变换的性质知： 模拟信号处理 Z(t) 1/2 Xm(t) t fm -fm o f Xm(f) o f fm -fm t o X(t) f o fz -fz 1/2 1/2 Z(f) t o X(f) 由傅立叶变换的性质知： 解调就是将调幅波（被调制过的信号）与一个载波信号（高频余弦信号）再次乘积。这就是同步解调。 b. 解调 幅度解调是调制的逆过程；就是恢复原信号。 可以用直接调制法；也可以用乘法器来完成。 模拟信号处理 模拟信号处理 -2fz Z(t) 1/2 Xm(t) t fz -fz o f Xm(f) o f fm -fm t o X(t) f o fz -fz 1/2 1/2 Z(f) t o X(f) 1/2 Xm(t) t 2fz o f Xm(f) 2.2 信号的调制与解调 2.2.2 调频及其解调 用调制信号（被测信号）控制一个等幅振荡信号的频率。 a. 调频 b. 解