机电工程测试跟信号分析解析第五章节中间变换器资料.ppt

测量技术与信号处理 机械学院机械系 第五章 中间变换器 第一节 电桥 第二节 调制与解调 第三节 滤波器 第四节 模拟、数字转换器 第一节 电桥 电桥是一种将电阻、电感、电容等参数变化为电压或电流变化的测量电路。 一、直流电桥 二、交流电桥 一、直流电桥 一、直流电桥 一、直流电桥 一、直流电桥 一、直流电桥 一、直流电桥 二、交流电桥 交流电桥的激励电压为交流电压。 桥臂元件可以是电阻、电感或电容。 二、交流电桥 二、交流电桥 交流电桥桥臂可有如下的组合方式： 1、如果相邻两臂接入电阻，另两臂应接入性质相同的阻抗。 2、如果相对两臂接入电阻，另两臂应接入性质不同的阻抗。 3、各桥臂均接入电阻性元件。 二、交流电桥 二、交流电桥 二、交流电桥 二、交流电桥 二、交流电桥 第二节 调制与解调 为什么要对信号进行调制和解调？ 何谓载波、调制信号和已调波？ 何谓调频、调幅和调相？ 第二节 调制与解调 为什么要对信号进行调制和解调？ 第二节 调制与解调 什么叫调制？ 由被测的缓变信号控制、调节高频振荡的某个参数（幅值、频率或相位），使其按被测的缓变信号的规律变化。 第二节 调制与解调 调幅AM（Amplitude Modulation）： 第二节 调制与解调 何谓载波、调制信号和已调波？ 一、调幅及其解调 1、调幅原理： 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． 一、调幅及其解调 交流电桥就是一种简单的调幅装置，其输出为调幅波。 2、调幅波的频谱： 2、调幅波的频谱： 同步解调 同步解调 由以上分析可知，载波频率f0必须高于调制信号频带的最高频率fm ，可使频谱不产生混叠，减小时域波形失真。但载波频率受电路截止频率等因素约束，不可过高。通常取载波频率十倍或数十倍于调制信号频带的最高频率。 3、整流检波与相敏检波： 3、整流检波与相敏检波： 二、调频及其解调 1、调频原理： 是用调制信号的幅值变化控制和调节载波的频率。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度不同的等幅波. 通常是由一个振荡频率可控的振荡器来完成。 二、调频及其解调 调频波的频偏与调制信号的幅值成比例。 二、调频及其解调 如图5-17所示，电容（电感）的变化将使调频振荡器的振荡频率发生相应的变化。谐振频率为 二、调频及其解调 二、调频及其解调 二、调频及其解调 调频波的解调又称为鉴频。 第四节 滤波器 滤波器的作用是使信号中的特定频率成分通过，而抑制或极大地衰减其他频率成分。 滤波器是频谱分析和滤除干扰噪声的频率选择装置，广泛用于各种自动检测、自动控制装置中。 本节重点介绍滤波器原理及应用。 第三节 滤波器 根据选频特性，滤波器分为 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 一、滤波器的特性及描述 1、实际滤波器的基本参数 2、RC滤波器的基本特性 3、RC有源滤波器 1、实际滤波器的基本参数 如图5-20所示，对于理想滤波器，只需规定截止频率就可以得知其性能。实际滤波器则复杂得多。 重点介绍带通滤波器的主要参数。 1、纹波幅度d 纹波幅度为幅频特性的最大波动值。 2、截止频率 幅频特性值等于 所对应的频率为截止频率，记作fc。 截止频率对应的点正好是半功率点。 截止频率又称为-3dB频率。 3、带宽B和中心频率f0 带通滤波器上、下两截止频率之间的频率范围称为其通频带带宽，或-3dB带宽，记作B=fc2-fc1(Hz)。 带宽决定滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。 4、选择性 选择性是一个特别重要的性能指标。 过渡带的幅频特性曲线的斜率表明其幅频特性衰减的快慢，它决定着滤波器对通频带以外频率成分的衰减能力。 倍频程选择性 滤波器因数 ①倍频程选择性 频率变化一个倍频程时，过渡带幅频特性的衰减量称为滤波器的倍频程选择性，以dB表示。 衰减越快，选择性越好。 ②滤波器因数（矩形系数） 滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽之比称为滤波器因数，记作λ，即 5、品质因数Q值 带通滤波器中心频率f0与带宽B之比称为滤波器的品质因数，有时称作Q值，即 5、品质因数Q值 若中心频率f01=f02=500Hz, Q1=50，Q2=25，哪个滤波器的选择性好？ 2、RC滤波器的基本特性 RC低通滤波器 RC高通滤波器 RC带通滤波器 RC低通滤波器 RC高通滤波器 RC带通滤波器 3、RC有源滤波器 低阶无源滤波器的选择性主要取决于滤波器的阶次。为什么？ 无源RC滤波器串联虽然可以提高阶次，但受级间耦合影响，其效果是递减的，信号的幅值将逐级衰减。 有源滤波器由RC网络和有源器件组成。目前以运算放大器作有源器件构成的有源滤波器应用