测试信号的转换与调理-测量技术基础-13.ppt

理想滤波器的单位阶跃响应 滤波器阶跃响应的建立时间和带宽成反比。 通带越宽，衰减的高频分量越少，信号能量更多、更快地通过，因此建立时间越短。 滤波器的带宽表示它的频率分辩能力。通带窄，则分辨力高——滤波器的高分辩能力与测量时的快速响应要求相矛盾。 3 理想滤波器 4 实际滤波器 　 理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限，存在过渡带。 0 f A §13.2滤波 1) 截止频率 ： 所对应的频率。 2) 纹波幅度 ：绕幅频特性均值 波动值 3) 带宽 和品质因数 ：上下两截止频率间的范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。 4 实际滤波器 4) 倍频程选择性W 在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。 倍频程衰减量以dB/oct表示(Octave，倍频程)。衰减越快(即W值越大)，滤波器的选择性越好。 4 实际滤波器 北京工业大学机电学院 胥永刚 胥永刚 胥永刚制 测试技术基础 测试技术基础 第十三章 测试信号的转换与调理 信号的调制与解调 信号的滤波 本章内容： 测试技术基础 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。 前言 §13.1 调制与解调 1 目的 解决微弱缓变信号放大以及信号传输问题。 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 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提取出放大后的缓变信号。 例：交流电桥 Vin ~ R1 R4 R2 R3 V §13.1 调制与解调 调制：利用某种信号来控制或改变另一信号(高频的正、余弦或方波)的某个参数(幅值、频率或相位)的过程。可分为调幅、调频和调相。 调制波：调制中的控制信号(低频信号) 载波：载送低频信号的高频信号(正、余弦或方波) 已调制波：经调制所得的高频信号(调幅波、调频波和调相波) 解调：从已调制波中恢复出原有低频调制信号的过程 2 基本概念 §13.1 调制与解调 3 种类 调制信号 x(t) 0 t 载波信号 z(t) 0 t §13.1 调制与解调 根据载波受调制参数不同，可分为三类。 a) 幅度调制(AM) b) 频率调制(FM) c) 相位调制(PM) §13.1 调制与解调 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。 缓变信号 调制 高频信号 放大 放大高频 信号 解调 放大缓变 信号 4 幅值调制 幅度调制与解调过程(波形分析) 乘法器 放大器 x(t) z(t) y(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 4 幅值调制 幅度调制与解调过程(频谱分析) 乘法器 放大器 x(t) z(t) y(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) 4 幅值调制 幅度调制与解调过程（数学分析） 乘法器 放大器 x(t) z(t) y(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) 4 幅值调制 解调方法之一：同步解调 解调时，所乘信号必须保证其频率和相位与原载波信号相同，故称同步解调。 -5 0 5 -1 0 1 -5 0 5 -1 0 1 -5 0 5 -1 0 1 -5 0 5 -1 0 1 -5 0 5 -1 0 1 5 幅值解调 解调方法之二：整流检波 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。 调幅之前 5 幅值解调 解调 二极管检波 低通滤波 调幅 5 幅值解调 相敏检波是利用交变信号在过零位时正、负极性发生突变，使调幅波相位（与载波信号比较）也相应地产生180°相位跳变，从而既反映原信号的幅值又反映其相位。 特点: (1) 可以鉴别调制信号的极性； (2) 不必对调制信号加直流偏置。 解调方法之三：相敏检波 5 幅值解调 解调：相敏检波 (e) 滤波后波形 (d) 相敏检波后波形 (b) 载波 (c) 放大后调幅波 (a) 调制信号 ex R(t) e0