第五部分：計算機測試系統(tǒng)信號調(diào)理技術(shù)2 23頁

1、華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 第五章、測試信號調(diào)理技術(shù) 濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中 特定頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率 成分 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院第五章、測試信號調(diào)理技術(shù) 1 濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分） 低通低通 高通高通 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院第五章、測試信號調(diào)理技術(shù) 帶通帶通 帶阻帶阻 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 2 濾波器的串/并聯(lián) 低通濾波器和高通濾波器是濾波器的兩種最基本的 形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類型的濾波器。 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機

2、械學(xué)院 3 理想濾波器 理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號的幅值和相位都不失 真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。 5.3 信號的濾波 fc H(f) f Q(f) 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 理想濾波器的物理不可實現(xiàn) 理想濾波器在時域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù) h（t）為 sinc函 數(shù)。脈沖響應(yīng)的波形沿橫坐標左、右無限延伸。 給理想濾波器一個脈沖激勵，在t=0時刻單位脈沖輸入 濾波器之前，濾波器就已經(jīng)有響應(yīng)了。故物理不可實現(xiàn)。 5.3 信號的濾波 fc H(f) 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 4 實際濾波器 理想濾波器是不存在的，實際濾波器幅頻特性中通帶和 阻帶間沒有嚴格界限

3、,，存在過渡帶。 5.3 信號的濾波 0 f A 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 0 ffc1 fc2 A0 0.707A0 1)截止頻率fc：0.707A0所對應(yīng)的頻率 d 2)紋波幅度d：繞幅頻特性均值A(chǔ)0波動值 3)帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q：下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬。 中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù) 。 B Q=W0 / B 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 4)倍頻程選擇性W 指在上截止頻率fc2與2fc2之間幅頻特性的衰減值，即頻 率變化一個倍頻程時的衰減量。 5.3 信號的濾波 倍頻程衰減量以dB/oct表示（Octave，倍頻程）。衰減 越快（

4、即W值越大），濾波器的選擇性越好。 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5 恒帶寬、恒帶寬比濾波器 實際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實際濾波器 中心頻率與帶寬之問的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。 5.3 信號的濾波 2) 2) 恒帶寬比帶通濾波器恒帶寬比帶通濾波器 1) 1) 恒帶寬帶通濾波器恒帶寬帶通濾波器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 1/3倍頻程濾波器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 6 RC無源濾波器 在測試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因為這一領(lǐng)域中信號頻 率相對來說不高。而RC濾波器電路簡單，抗干擾強，有較 好的低頻性能，并且選用標準阻容元件

5、 。 1) 1) 一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 2) 一階RC高通濾波器 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 3) RC帶通濾波器 可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián) 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 產(chǎn)品 5.3 信號的濾波 LineDa: LTC1564 MAXIM: MAX74xx 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 華中科技大學(xué)機械學(xué)院

6、華中科技大學(xué)機械學(xué)院 2.2 信號的時域波形分析 6 濾波器的應(yīng)用 超門限報警超門限報警 案例：旅游索道鋼纜檢測 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 由案例提煉的典型實驗：鋼管無損探傷 濾除信號中的零漂和低頻晃動，便于門限報警濾除信號中的零漂和低頻晃動，便于門限報警 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 案例：機床軸心軌跡的濾波處理 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 案例：機床軸心軌跡的濾波處理 濾除信號中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運動規(guī)律 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 動手做：動手做： 調(diào)節(jié)計算機調(diào)節(jié)計算機mp3播放器等播放器等 軟件中的聲音均衡器，試軟件中的聲音均衡器，試 驗其對音樂信號的濾波情驗其對音樂信號的濾波情 況。況。 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院 5.3 信號的濾波 思考題： 1 信號調(diào)理的內(nèi)容和目的 ？ 2 信號放大電路的種類，如何根據(jù)傳感器輸出 特性選擇合適的放大電