1、第五章 信号变换及调理,主要研究内容：,1.电桥电路原理 2.信号调制解调原理 3.信号滤波器工作原理,测试技术基础,信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。,信号调理的目的,1.传感器输出的微弱电信号，需要放大或进行阻抗变换，才能输送到显示、记录或分析仪器中去。,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。,3.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。,第五章信号变换及调理,1）直流电桥平衡条件,5.1 电 桥,第五章信号变换及调理,电桥,令：,电桥,电桥的接法：,单臂,半桥,全桥,电桥,常用调平衡,电桥,2）交流电桥平衡条件,电桥,电容传感器电
2、感传感器电阻传感器,电桥,5.2调制与解调,1 目的,解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。,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取出放大了的缓变信号。,第五章信号变换及调理,2 种类,调制信号x(t),载波信号,a) 幅度调制(AM),b) 频率调制(FM),c) 相位调制(PM),调制与解调,3调幅及解调,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,调制与解调,调幅原理,调制与解调,乘法器,解调原理,乘法器,滤波器,相敏检波解调,调制与解调,例：动态应变仪,调制与解调,4 频率调制
3、与解调,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度不同的等幅波.,调制与解调,谐振电路调频,调制与解调,鉴频器,调频波调频调幅波幅值检波,调制与解调,鉴频器 电压频率特性曲线,亚谐振区,调制与解调,5.3 滤波器,滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分,1 滤波器分类（根据滤波器的选频作用分）,低通滤波器（Low pass filter),高通滤波器(High pass filter),第五章信号变换及调理,带阻滤波器(band stop filter),带通滤波器(band pass filte
4、r),滤波器,2 滤波器的性能参数,理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。,滤波器,在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限,，存在一个过渡带。,1)纹波幅度d ：波动幅度d与幅频特性平均值A0相比应小于-3dB。,2)截止频率fc :幅频特性值等于0.707A0所对应的频率,3)带宽B：上下两截频间的频率范围称为带宽恒带宽滤波器 B=fc2-fc1恒带宽比滤波器 B=fc1（2n-1),滤波器,5) 品质因数Q: 中心频率和带宽之比称为品质因数,6)倍频程选择性W:指在上截止频率fc2与 2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一
5、个倍频程时的衰减量。,4)中心频率f0:,7)滤波器因素:滤波器选择性,滤波器,3 RC无源滤波器,在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件 。,1) 一阶RC低通滤波器,滤波器,2) 一阶RC高通滤波器,3) RC带通滤波器,滤波器,4 恒带宽、恒带宽比滤波器,实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。,2) 恒宽比带通滤波器,1) 恒带宽带通滤波器,滤波器,1倍频程滤波器,滤波器,案例：机床轴心轨迹的滤波处理,滤波器,5 滤波器的应用,案例：机床轴心轨迹的滤波处理,滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律,滤波器,钢管无损探伤实验：,滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警,滤波器,
