信号调理处理和记录济南大学.PPT

第四章 信号的调理与记录 4.1 信号调理的目的　 4.2 信号放大电路 4.2.1 直流放大电路 P146 4.2.2 交流放大电路 4.2.3 电荷放大器 4.2.4 电桥 P127 4.3 调制与解调 P133 4.3.1 目的 4.3.2 种类 4.3.3 幅度调制 4.3.4 频率调制 济南大学机械工程学院 本章学习要求： 1.了解模拟信号放大电路原理　 2.了解信号调制解调原理 3.了解信号滤波器工作原理 机械工程测试技术基础 4.1 信号调理的目的 4.2 信号放大电路 4.3 调制与解调 4.4 信号的滤波 第四章 信号调理、处理和记录 信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。 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。? 3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。 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。 第四章 信号调理、处理和记录 信号放大目的 幅度增加 (1)抗干扰; (2)阻抗匹配 分类 放大器 直流放大器 交流放大器 电荷放大器 时间域 频率域 幅度增大 低频保留,高频截止 幅度增大 高频保留,低频截止 电荷增大 4.2.4 电桥 4.2 信号放大电路 1) 反相放大器 反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。 反相放大器是最基本的电路，其闭环电压增益Av为: 虚短、虚断 2)同相放大器 4.2 信号放大电路 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 同相放大器也是最基本的电路 ，其闭环电压增益Av为: 4.2 信号放大电路 若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。 R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定。 4.2 信号放大电路 1）直流电桥 ●平衡条件 优点：所需的高稳定直流电源较易获得；电桥输出电压是直流，可以用直流仪表测量；对从传感器到测量仪表的连接导线要求较低，电桥的平衡电路简单。 缺点：直流放大器比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。 4.2 信号放大电路 4.2 信号放大电路 2）交流电桥 P130 ●平衡条件 交流电桥的平衡问题较直流复杂得多，对于交流电桥，除了进行电阻平衡外，还要进行电抗平衡。交流电桥对于供桥电源要求也较高，必须具有良好的电压波形和频率稳定度。 4.24 电桥 P127 电桥：将 R L C 等的变化———电压或电流 特点：精度较高，灵敏度较高 、直流电桥 当输出端后接输入电阻较大时， 电流输出可视为零； 分类： 按激励 直流电桥 按输出 不平衡桥路 电压 交流电桥 方式 平衡桥路 电桥平衡时： 即： 当 测量时，使输出电压与被测量引起的电阻变化量有关； 直流电桥的连接方式： 时， 且 半桥单臂 半桥双臂 全桥 电桥的灵敏度： 上述电桥是在不平衡的条件下工作的； 缺点： 当 不稳定或环境温度有变化时， 变 ,从而引起测量误差 平衡电桥：零位测量法 二、交流电桥 交流激励电压，四臂可为L R C 平衡： ：阻抗角， 各桥臂电流与电压的相位差 纯电阻： 感性阻抗： 容性阻抗 电容电桥： 平衡时： 要达到平衡，必须同时调节电阻和电容两个参数； 电感电桥： 注意：纯电阻交流电桥，除电阻平衡外， 还须有电容平衡；（导线间分布电容的存在） 三、带感应耦合臂的电桥 例1．悬臂梁受力 F 和 的作用，要求应变片测出引起梁弯曲的力 F，试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。 解: 若要进一步提高电桥的灵敏度，可采用： 例2．使用电阻应变仪时，以下措施能否提高电桥灵敏度 半桥双臂各串联一片 2.半桥双臂各并联一片 解： 当半桥双臂各串联 一片应变片时 串联后电桥灵敏度： 串联前电桥灵敏度： 所以此法不能提高电桥的灵敏度。 2.半桥双臂各并联一片 解： 当半桥双臂各并联一片应变片时 并联后电桥灵敏度： 并联前电桥灵敏度： 所以此法不能提高电桥的灵敏度。 4.3.1 目的 4.3.2 种类 4.3.3 幅度调制 4.3.4 频率调制 第四章 信