[工学]测试技术第四章.pptVIP

第四章 信号调理、处理和记录 学习目标: 1.熟练掌握测量电桥的特性和计算公式； 2.掌握调制与解调电路的工作原理； 3.掌握滤波器的特性参数，能正确选用滤波器； 学习难点： 调制与解调的工作原理，滤波器的工作原理及其特性参数。 § 4.1?电 桥 电桥按激励电源类型可分为直流电桥和交流电桥两种，而交流电桥可以用于测量电阻、电感和电容的变化 ；按照输出方式可分为不平衡桥式电路（Uy≠0）和平衡桥式电路（Uy＝0）。 一、直流电桥 如图所示。电阻R1、R2、R3、R4作为四个桥臂，在a、c两端接入直流电源U0，在b、d两端输出电压Uy。电桥的平衡条件： 在测试过程中，根据电桥工作中的电阻值变化的桥臂情况可以分为半桥单臂、半桥双臂和全桥式联接方式。 如图： 电桥的特点 1、电桥的和差特性（电桥转换原理） 1）相邻边两个桥臂电阻变化所引起的输出电压变化是各自所引起的输出电压之差。 2）相对边两个桥臂电阻变化所引起的输出电压变化是各自所引起的输出电压之和。 应用实例：温度补偿 二、 交流电桥 如图所示。阻抗Z1、Z2、Z3、Z4作为四个桥臂，在a、c两端接入交流电源U0，在b、d两端输出电压Uy。电桥的平衡条件： 交流电桥平衡条件的具体形式 §4.2?调制与解调 一、定义 调制：使一个信号的某些参数在另一信号的控制下发生变化的过程。 已调制波 根据调制参数的不同，可分为调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM） 解调：从已调制波中恢复原缓变信号（即调制信号）的过程。 二、调幅及解调 （一）调幅原理： 将一个高频载波信号与测试信号（调制信号）相乘，使高频载波的幅值随测试信号的变化而变化。 载波信号一般采用高频简谐信号。 1、调幅后时域分析（载波取高频余弦信号） 当调制信号（被测信号）为正的常值， 与载波相乘，则得到的调幅波波形与载波相同，仅有幅值上的比例差异，即幅值随被测信号而变化。 当调制信号（被测信号）为负的常值，与载波相乘，得到的调幅波与载波反相。 当调制信号（被测信号）为任意值，与载波相乘，得到的调幅波的幅值随被测信号变化的规律变化，其相位视被测信号的值是正还是负，如果为正值，调幅波与载波同相，如果为负值，调幅波与载波反相。 2、调幅后频域分析： 幅值调制的应用 幅值调制的频移功能在工程技术上有重要意义，例如所测量的信号频率很低，而常用的电子放大器在低频段工作特性不好，则可用幅值调制的方法将所测试信号频移至放大器工作频段上，待放大后在设法移回原处，恢复已放大的原测试波形。 幅值调制在广播通讯等方面得到了广泛的应用 （二）幅值调制的解调 1、同步解调 2、整流检波解调 3、相敏检波解调 1、同步解调 原理：把调幅波再次与原载波信号相乘的过程称为同步解调。当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以复现原信号的频谱。 同步：指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。即： 2、整流检波解调 若把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量，使偏置 后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络线将具有 原调制信号的形状。把该调幅波进行简单的半波或全波整流、滤波，并减去所加的偏置电压就可以恢复原调制信号。 3、相敏检波解调：一种能根据调幅波和载波的相位差来判别调制信号极性的解调器。可用于任意调幅波的解调。 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 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： 2、频率调制的解调方法 调频波的解调又称为鉴频，因此该解调电路称为鉴频器。 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，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，见教材图。 §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。