第五章測(cè)試技術(shù)

1、傳感器與測(cè)試技術(shù)傳感器與測(cè)試技術(shù)前序前序1、被測(cè)量經(jīng)傳感器之后的輸出信號(hào)一般具有以下特點(diǎn)：、被測(cè)量經(jīng)傳感器之后的輸出信號(hào)一般具有以下特點(diǎn)：l信號(hào)比較微弱；信號(hào)比較微弱；l為非電壓信號(hào)；為非電壓信號(hào)；l攜帶噪聲信號(hào)等。攜帶噪聲信號(hào)等。2、因此，還需進(jìn)一步調(diào)理、放大、濾波等加工處理。、因此，還需進(jìn)一步調(diào)理、放大、濾波等加工處理。3、本章主要討論信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換中的常用環(huán)節(jié)：、本章主要討論信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換中的常用環(huán)節(jié)：l電橋；電橋；l調(diào)制與解調(diào)；調(diào)制與解調(diào)；l濾波；濾波；l放大。放大。第第5章章 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路5.1 測(cè)量電橋測(cè)量電橋5.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)5.3 濾波器濾波器5.1 測(cè)量

2、電橋測(cè)量電橋5.1.1 直流電橋直流電橋1電橋的工作原理電橋的工作原理 電橋是將電阻、電感、電容等電參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的電橋是將電阻、電感、電容等電參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路，其輸出既可用指示儀表直接測(cè)量，也可以送入放大器放大。一種測(cè)量電路，其輸出既可用指示儀表直接測(cè)量，也可以送入放大器放大。 右右圖是直流電橋的基本形式。圖是直流電橋的基本形式。R1、R2、R3、R4稱為橋臂電阻，稱為橋臂電阻，e0為供橋直流電壓源。為供橋直流電壓源。ueuo電路分析：電路分析：ueueueueueueu0討論：討論：式式4 42 2為直流電橋平衡條件。若電橋中任一個(gè)或數(shù)個(gè)電阻為直

3、流電橋平衡條件。若電橋中任一個(gè)或數(shù)個(gè)電阻發(fā)生變化，電橋輸出電壓變化。測(cè)量電橋就是基于上述原發(fā)生變化，電橋輸出電壓變化。測(cè)量電橋就是基于上述原理工作。理工作。直流電橋的連接形式：直流電橋的連接形式： 半橋單臂半橋單臂 半橋雙臂半橋雙臂 全橋全橋 ueuoueuoueuo（1 1）半橋單臂連接形式）半橋單臂連接形式：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值隨：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值隨被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為R R1 1，變化量為，變化量為R R，則由式，則由式（4-14-1）可得：）可得：設(shè)相鄰橋臂的阻值相等，亦即：設(shè)相鄰橋臂的阻值相等，亦即：R R1 1=R=R2 2=R=R0 0,R

4、,R3 3=R=R4 4=R=R0 0, ,又若又若R R0 0=R=R0 0, ,則則 若若RRRR0 0, ,則則eoURRRRRRRRU434211eoURRRU240eoURRU04（4 43 3）（4 44 4）（4 45 5）（1 1）半橋單臂連接形式）半橋單臂連接形式：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值隨：工作時(shí)僅有一個(gè)橋臂電阻值隨被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為被測(cè)量而變化，設(shè)該電阻為R R1 1，變化量為，變化量為R R，則由式，則由式（4-14-1）可得：）可得：eoURRU04（4 43 3）（4 44 4）（4 45 5）eoURRU04電橋的輸出電壓與激勵(lì)電壓成正比；在激勵(lì)電壓一定的條

5、件下，與工作橋臂的阻值變化量呈單調(diào)線性關(guān)系。（2 2）半橋雙臂連接形式）半橋雙臂連接形式：工作時(shí)有兩個(gè)橋臂電阻值隨被測(cè)：工作時(shí)有兩個(gè)橋臂電阻值隨被測(cè)量而變化，即：量而變化，即： R R1 1R R1 1， R R2 2 RR2 2，則由式（，則由式（4-14-1）可證明，當(dāng)可證明，當(dāng)R R1 1=R=R2 2=R=R0 0 ，RR1 1RR2 2RR， R R3 3=R=R4 4=R=R0 0 ，則電橋輸出則電橋輸出eoURRU02（4 46 6）（3 3）全橋連接法）全橋連接法：四個(gè)橋臂的阻值均隨被測(cè)量而變化，即：四個(gè)橋臂的阻值均隨被測(cè)量而變化，即： 當(dāng)當(dāng)R R1 1=R=R2 2=R=R3

6、 3=R=R4 4=R=R0 0, ,且且R R1 1= =RR2 2=R=R3 3= =RR4 4=R=R，輸出為：輸出為：44332211,RRRRRRRReoURRU0結(jié)論：結(jié)論：式（式（4 45 5）、（）、（4 46 6）、（）、（4 47 7）表明，電橋的）表明，電橋的輸出電壓與激勵(lì)電壓成正比，但比例系數(shù)不同。輸出電壓與激勵(lì)電壓成正比，但比例系數(shù)不同。（4 47 7）靈敏度。全橋接法可以獲得最大靈敏度不同，結(jié)論：電橋接法不同，。全橋靈敏度；半橋靈敏度；單臂電橋靈敏度則有：定義電橋的靈敏度為eeeoUUURRUS24例題_電橋直流電橋的和差特性：直流電橋的和差特性：eoeeoeeoU

7、RRRRRRRRUURRRRURRRRRRRRRRRRUURRRRURRRRRRRRRRRRURRRRRRRRRRRRc4321232211224433334144334422111144332211432141212114R24推出：得：時(shí)，可由、且，當(dāng)如圖eoURRRRRRRRU432141和差特性內(nèi)容：和差特性內(nèi)容： 相鄰兩橋臂電阻同向變化，產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相相鄰兩橋臂電阻同向變化，產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互抵消；互抵消；相鄰兩橋臂電阻反向變化，產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相相鄰兩橋臂電阻反向變化，產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互疊加；互疊加；和差特性應(yīng)用實(shí)例：和差特性應(yīng)用實(shí)例： 懸臂梁作敏感

8、元件測(cè)力：懸臂梁作敏感元件測(cè)力：為提高靈敏度，常在梁的上，為提高靈敏度，常在梁的上，下表面各貼一片應(yīng)變片，并將上述兩應(yīng)變片接入電橋的下表面各貼一片應(yīng)變片，并將上述兩應(yīng)變片接入電橋的相鄰兩橋臂。相鄰兩橋臂。 柱形梁作敏感元件測(cè)力：柱形梁作敏感元件測(cè)力：四個(gè)縱向應(yīng)變片倆倆串聯(lián)，接四個(gè)縱向應(yīng)變片倆倆串聯(lián)，接入相對(duì)橋臂入相對(duì)橋臂; ;橫向應(yīng)變片主要起溫度補(bǔ)償作用。橫向應(yīng)變片主要起溫度補(bǔ)償作用。3電橋的加減特性與應(yīng)用電橋的加減特性與應(yīng)用 相鄰橋臂電阻的阻值變化方向相反，相對(duì)橋臂電阻的阻值變化方向相鄰橋臂電阻的阻值變化方向相反，相對(duì)橋臂電阻的阻值變化方向相同時(shí)，電橋輸出反映相加的結(jié)果；而相鄰橋臂電阻的阻值

9、變化方向相相同時(shí)，電橋輸出反映相加的結(jié)果；而相鄰橋臂電阻的阻值變化方向相同，相對(duì)橋臂電阻的阻值變化方向相反時(shí)，電橋輸出反映相減的結(jié)果，同，相對(duì)橋臂電阻的阻值變化方向相反時(shí)，電橋輸出反映相減的結(jié)果，這就是這就是電橋的加減特性電橋的加減特性。 例例5-1 橋路溫度補(bǔ)償橋路溫度補(bǔ)償。如。如左左圖圖a所示試件，欲測(cè)量作用在其上的力所示試件，欲測(cè)量作用在其上的力F時(shí)，時(shí)，采用兩片敏感元件材料、原始電阻值和靈敏系數(shù)都相同的應(yīng)變片采用兩片敏感元件材料、原始電阻值和靈敏系數(shù)都相同的應(yīng)變片R1和和R2。R1貼在試件的測(cè)點(diǎn)上，貼在試件的測(cè)點(diǎn)上，R2貼在與試件材質(zhì)相同的不受力的補(bǔ)償塊上，如貼在與試件材質(zhì)相同的不受力

10、的補(bǔ)償塊上，如左左圖圖b所示。所示。R1和和R2處于相同溫度場(chǎng)中，并按處于相同溫度場(chǎng)中，并按右右圖接入電橋的相鄰臂上。圖接入電橋的相鄰臂上。 例例5-2 在半橋測(cè)量中利用加減特性提高測(cè)量靈敏度。測(cè)量如在半橋測(cè)量中利用加減特性提高測(cè)量靈敏度。測(cè)量如左左圖所示圖所示的純彎試件時(shí)，應(yīng)變片的純彎試件時(shí)，應(yīng)變片R1和和R2分別貼于試件的上下兩表面，并按分別貼于試件的上下兩表面，并按右右圖所示圖所示電橋接線。電橋接線。 例例5-3 試件受力情況如圖試件受力情況如圖a所示，應(yīng)變片所示，應(yīng)變片R1和和R3貼在上表面，貼在上表面，R2和和R4貼在對(duì)稱于中性層的下表面，并按圖貼在對(duì)稱于中性層的下表面，并按圖b組成

11、全等臂電橋。組成全等臂電橋。（a）應(yīng)變片粘貼位置）應(yīng)變片粘貼位置 （b）電橋連接方式）電橋連接方式5.1.2 交流電橋交流電橋 交流電橋電路如圖所示，其激勵(lì)電壓交流電橋電路如圖所示，其激勵(lì)電壓e0采用交流方式，電橋的四個(gè)臂采用交流方式，電橋的四個(gè)臂可以是純電阻，也可以是包含有電容、電感的交流阻抗?？梢允羌冸娮?，也可以是包含有電容、電感的交流阻抗。 交流電橋平衡必須滿足兩個(gè)條件：交流電橋平衡必須滿足兩個(gè)條件：相對(duì)兩臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等相對(duì)兩臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等，并，并且且它們的阻抗角之和也必須相等它們的阻抗角之和也必須相等，前，前者稱為交流電橋模的平衡條件，后者者稱為交流電橋模的平衡條件，后

12、者稱為相位平衡條件。稱為相位平衡條件。 右右圖是一種常用電容電橋，相鄰兩圖是一種常用電容電橋，相鄰兩臂為純電阻臂為純電阻R2、R3，另外相鄰兩臂為，另外相鄰兩臂為電容電容C1、C4。R1、R4為電容介質(zhì)損耗為電容介質(zhì)損耗的等效電阻的等效電阻。c 欲使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)滿足欲使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，即電阻平衡條件兩個(gè)條件，即電阻平衡條件和和電容平衡條件電容平衡條件1324R RR R3214RRCC 右右圖是一種常用的電感電橋，相鄰圖是一種常用的電感電橋，相鄰兩臂為純電阻兩臂為純電阻R2、R3，另外相鄰兩臂，另外相鄰兩臂為電感為電感L1、L4，R1、R4為電感線圈的為電感線圈的

13、等效電阻等效電阻。例題：現(xiàn)有4個(gè)電路元件：電阻R1、R2，電感L和電容C，擬接成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。5.2 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)為什么要調(diào)制 ?因?yàn)槲覀兊臄?shù)據(jù)需要傳送出去的，低頻的數(shù)據(jù)傳送距離是有限的，只有配上高頻的載波，才能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳送。而且抗干擾能力增強(qiáng)。調(diào)制解調(diào)是配對(duì)的，有了調(diào)制所以需要相應(yīng)的解調(diào)。調(diào)制：調(diào)制：是指利用某種低頻信號(hào)來控制或改變某一高頻信號(hào)是指利用某種低頻信號(hào)來控制或改變某一高頻信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過程。的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過程。 解釋：解釋：高頻振蕩信號(hào)稱為高頻振蕩信號(hào)稱為載波載波；控制

14、高頻振蕩的低頻信號(hào)為；控制高頻振蕩的低頻信號(hào)為調(diào)制信調(diào)制信號(hào)號(hào)；調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)為；調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)為已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào)。調(diào)制分類：調(diào)制分類： 當(dāng)被控制的量是高頻振蕩信號(hào)的當(dāng)被控制的量是高頻振蕩信號(hào)的幅值幅值時(shí)，稱為時(shí)，稱為調(diào)幅調(diào)幅(AM)(AM)；已調(diào)制信號(hào)為已調(diào)制信號(hào)為調(diào)幅波調(diào)幅波； 當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的頻率頻率時(shí)，稱為時(shí)，稱為調(diào)頻調(diào)頻(FM)(FM)；已調(diào)制信號(hào)為已調(diào)制信號(hào)為調(diào)頻波調(diào)頻波； 當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的相位相位時(shí)，稱為時(shí)，稱為調(diào)相調(diào)相(PM)(PM)；已調(diào)制信號(hào)為已調(diào)制信號(hào)為調(diào)相波調(diào)相波；解調(diào)：解調(diào)

15、：則是從已調(diào)制波信號(hào)中恢復(fù)出原有低頻調(diào)制信號(hào)的則是從已調(diào)制波信號(hào)中恢復(fù)出原有低頻調(diào)制信號(hào)的過程。過程。調(diào)制與解調(diào)的應(yīng)用：調(diào)制與解調(diào)的應(yīng)用： 應(yīng)用分析：應(yīng)用分析：傳感器輸出的低頻微弱信號(hào)需要放大。直流傳感器輸出的低頻微弱信號(hào)需要放大。直流放大，存在零漂和級(jí)間耦合，容易失真；交流放大，抗零放大，存在零漂和級(jí)間耦合，容易失真；交流放大，抗零漂，故一般先將低頻信號(hào)調(diào)制為高頻信號(hào)，再交流放大，漂，故一般先將低頻信號(hào)調(diào)制為高頻信號(hào)，再交流放大，最后解調(diào)。最后解調(diào)。 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：差動(dòng)變壓器式位移傳感器；交流電橋等。差動(dòng)變壓器式位移傳感器；交流電橋等。5.2.1 調(diào)幅及其解調(diào)調(diào)幅及其解調(diào)1原理原理 調(diào)

16、幅是將高頻正弦或余弦信號(hào)（載波）與測(cè)量信號(hào)（調(diào)制波）相乘，調(diào)幅是將高頻正弦或余弦信號(hào)（載波）與測(cè)量信號(hào)（調(diào)制波）相乘，使高頻載波信號(hào)的幅值隨測(cè)量信號(hào)的變化而變化使高頻載波信號(hào)的幅值隨測(cè)量信號(hào)的變化而變化，如右，如右圖圖所示所示。 調(diào)幅過程在時(shí)域是調(diào)制波與載波相乘的運(yùn)算；在頻域是調(diào)制波頻譜調(diào)幅過程在時(shí)域是調(diào)制波與載波相乘的運(yùn)算；在頻域是調(diào)制波頻譜與載波頻譜卷積的運(yùn)算，是頻率與載波頻譜卷積的運(yùn)算，是頻率“搬移搬移”的過程。的過程。（a）時(shí)域）時(shí)域 （b）頻域）頻域 若把調(diào)幅波再次與原載若把調(diào)幅波再次與原載波信號(hào)相乘，則頻域信號(hào)將波信號(hào)相乘，則頻域信號(hào)將再一次進(jìn)行再一次進(jìn)行“搬移搬移”，這次，這次頻

17、移是把以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心頻移是把以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心的已調(diào)波頻譜搬移至以載波的已調(diào)波頻譜搬移至以載波為中心處。由于載波頻譜與為中心處。由于載波頻譜與原來調(diào)制時(shí)的相同而使第二原來調(diào)制時(shí)的相同而使第二次次“搬移搬移”后的頻譜有一部后的頻譜有一部分分“搬移搬移”到原點(diǎn)處，所以到原點(diǎn)處，所以頻譜中包含有與原調(diào)制信號(hào)頻譜中包含有與原調(diào)制信號(hào)相同的頻譜和附加的高頻頻相同的頻譜和附加的高頻頻譜兩部分，其結(jié)果如圖所示。譜兩部分，其結(jié)果如圖所示。同步解調(diào)同步解調(diào)小結(jié)：小結(jié)：v調(diào)幅的過程在頻域上就相當(dāng)于一個(gè)移頻的過程。調(diào)幅的過程在頻域上就相當(dāng)于一個(gè)移頻的過程。v載波頻率載波頻率f f0 0必須高于信號(hào)中的最高頻率必須高

18、于信號(hào)中的最高頻率f fmaxmax，才不會(huì)出，才不會(huì)出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，載波頻率至少在調(diào)制信號(hào)上現(xiàn)混疊現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，載波頻率至少在調(diào)制信號(hào)上限頻率的十倍以上。限頻率的十倍以上。注意：調(diào)幅波是否可以看作是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加？注意：調(diào)幅波是否可以看作是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加？不可以。因?yàn)檎{(diào)幅波是載波幅值隨調(diào)制信號(hào)大小成正比變不可以。因?yàn)檎{(diào)幅波是載波幅值隨調(diào)制信號(hào)大小成正比變化，只有相乘才能實(shí)現(xiàn)化，只有相乘才能實(shí)現(xiàn)。 3 3、調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法、調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法（1 1）同步解調(diào)）同步解調(diào) 基本原理：將調(diào)幅波再經(jīng)一乘法器與原載波信號(hào)相乘，基本原理：將調(diào)幅波再經(jīng)一乘法器與原載波信號(hào)相乘，

19、則調(diào)幅波的頻譜在頻域上將再次被進(jìn)行移頻。由于載波信則調(diào)幅波的頻譜在頻域上將再次被進(jìn)行移頻。由于載波信號(hào)的頻率仍為號(hào)的頻率仍為f f0 0，因此，因此，再次移頻的結(jié)果是使原信號(hào)的頻再次移頻的結(jié)果是使原信號(hào)的頻譜圖形出現(xiàn)在譜圖形出現(xiàn)在0 0和的和的2f2f0 0頻率處頻率處。由于在解調(diào)過程中所乘的。由于在解調(diào)過程中所乘的信號(hào)信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率與相位與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率與相位，因此這，因此這一解調(diào)的方法稱為同步解調(diào)。時(shí)域分析上有：一解調(diào)的方法稱為同步解調(diào)。時(shí)域分析上有： tftxtxtftftx0004cos2122cos2cos低通濾波器將頻率為低通濾波器將頻率為2f

20、2f0 0的高頻信號(hào)濾去，的高頻信號(hào)濾去，得到得到)t(x212 2 包絡(luò)檢波（整流檢波）包絡(luò)檢波（整流檢波） 基本原理：基本原理： 對(duì)調(diào)制信號(hào)偏置一個(gè)直流分量對(duì)調(diào)制信號(hào)偏置一個(gè)直流分量A A，使偏置后的信號(hào)具有，使偏置后的信號(hào)具有正電壓值。對(duì)該信號(hào)作調(diào)幅后得到的已調(diào)制波正電壓值。對(duì)該信號(hào)作調(diào)幅后得到的已調(diào)制波x xm m(t)(t)的的包絡(luò)線將具有原信號(hào)形狀包絡(luò)線將具有原信號(hào)形狀。對(duì)該調(diào)幅波。對(duì)該調(diào)幅波x xm m(t)(t)作簡(jiǎn)單的作簡(jiǎn)單的整流（全波或半波整流）和濾波便可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。整流（全波或半波整流）和濾波便可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 出現(xiàn)問題：出現(xiàn)問題：如果所加的偏置電壓未能使信號(hào)電壓都

21、位如果所加的偏置電壓未能使信號(hào)電壓都位于零位同側(cè)，會(huì)造成失真，此時(shí)應(yīng)采用相敏檢波技術(shù)。于零位同側(cè)，會(huì)造成失真，此時(shí)應(yīng)采用相敏檢波技術(shù)。 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 包絡(luò)檢波在時(shí)域內(nèi)的流程如圖所示。調(diào)幅波經(jīng)過包絡(luò)檢波（整流、濾包絡(luò)檢波在時(shí)域內(nèi)的流程如圖所示。調(diào)幅波經(jīng)過包絡(luò)檢波（整流、濾波）就可以恢復(fù)偏置后的信號(hào)波）就可以恢復(fù)偏置后的信號(hào)xA(t)，最后再將所加直流分量去掉，就可以，最后再將所加直流分量去掉，就可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)x(t)。包絡(luò)檢波（整流檢波）包絡(luò)檢波（整流檢波） 出現(xiàn)問題：出現(xiàn)問題：如果所加的偏置電壓未能使信號(hào)電壓都位如果所加的偏置電壓未能使信號(hào)電壓都位于零位同側(cè)，會(huì)造成失真，

22、此時(shí)應(yīng)采用相敏檢波技術(shù)。于零位同側(cè)，會(huì)造成失真，此時(shí)應(yīng)采用相敏檢波技術(shù)。 1 1、頻率調(diào)制的基本概念、頻率調(diào)制的基本概念 頻率調(diào)制是指利用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波信號(hào)頻率變化頻率調(diào)制是指利用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波信號(hào)頻率變化的過程。在頻率調(diào)制過程中載波的幅值保持不變，僅載的過程。在頻率調(diào)制過程中載波的幅值保持不變，僅載波的頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅值成比例關(guān)系。波的頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅值成比例關(guān)系。 。如圖此時(shí)調(diào)頻信號(hào)可表示）變化，有（）隨調(diào)制信號(hào)（頻率為常數(shù)，讓載波瞬時(shí)角若保持振幅設(shè)載波194)(cos)(cos)(00000dttxktAtxtkxttxtAtAtyf5.2.2 調(diào)頻及其解調(diào)調(diào)頻及其解調(diào)2

23、 2、頻率調(diào)制方法、頻率調(diào)制方法頻率調(diào)制電路常用振蕩電路，如頻率調(diào)制電路常用振蕩電路，如LCLC振蕩電路、壓控振蕩器。振蕩電路、壓控振蕩器。LCLC振蕩電路：應(yīng)用于電容、渦流或電感等傳感器的測(cè)量電路。振蕩電路：應(yīng)用于電容、渦流或電感等傳感器的測(cè)量電路。ffCCffCCfCCLCfCLCf000000000)21 (11)1 (2121泰勒展開，得，則有若電容變化電路的諧振頻率結(jié)論：結(jié)論： LCLC振蕩回路以振蕩頻率振蕩回路以振蕩頻率f f與調(diào)諧參數(shù)的變化成線性關(guān)系，與調(diào)諧參數(shù)的變化成線性關(guān)系，即振蕩頻率受控于被測(cè)物理量。這種將被測(cè)參數(shù)的變化直即振蕩頻率受控于被測(cè)物理量。這種將被測(cè)參數(shù)的變化直接

24、轉(zhuǎn)換為振蕩頻率變化的過程稱為接轉(zhuǎn)換為振蕩頻率變化的過程稱為直接調(diào)頻式測(cè)量直接調(diào)頻式測(cè)量。3、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)又稱為調(diào)頻波的解調(diào)又稱為鑒頻鑒頻，是將頻率變化恢復(fù)成調(diào)制信，是將頻率變化恢復(fù)成調(diào)制信號(hào)電壓幅值變化的過程；號(hào)電壓幅值變化的過程； 是將頻率變化的等幅調(diào)頻波按其頻率變化復(fù)現(xiàn)調(diào)制信是將頻率變化的等幅調(diào)頻波按其頻率變化復(fù)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)波形的過程。號(hào)波形的過程。 信號(hào)分析：信號(hào)分析：被測(cè)信號(hào)一般由多個(gè)頻率分量組成，檢測(cè)中被測(cè)信號(hào)一般由多個(gè)頻率分量組成，檢測(cè)中得到的信號(hào)除包含有效信息外，還含有噪聲和不希望的得到的信號(hào)除包含有效信息外，還含有噪聲和不希望的成分，會(huì)導(dǎo)致真實(shí)信號(hào)

25、的畸變和失真。成分，會(huì)導(dǎo)致真實(shí)信號(hào)的畸變和失真。濾波：濾波：讓被測(cè)信號(hào)中的有效成分通過，而將其中不需要讓被測(cè)信號(hào)中的有效成分通過，而將其中不需要的成分抑制或衰減掉。的成分抑制或衰減掉。濾波器：濾波器：能實(shí)施濾波功能的裝置。能實(shí)施濾波功能的裝置。5.3 濾波器濾波器濾波器分類濾波器分類根據(jù)其選頻作用，可分為四類：根據(jù)其選頻作用，可分為四類： 低通濾波器低通濾波器(Low Pass Filter)； 高通濾波器高通濾波器(High Pass Filter)； 帶通濾波器帶通濾波器(Band Pass Filter)； 帶阻濾波器帶阻濾波器(Band Reject Filter)。 圖圖5-21 5

26、-21 四類濾波器的幅頻特性四類濾波器的幅頻特性（a a）低通）低通 （b b）高通）高通 （c c）帶通）帶通 （d d）帶阻）帶阻（2 2）根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類：）根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類： 有源濾波器：使用運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)；有源濾波器：使用運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)； 無源濾波器：由無源濾波器：由RLCRLC組合配置而成。組合配置而成。關(guān)于關(guān)于幅值比幅值比002010/)()sin()()sin()(XYAtYtytXtx幅值比輸出輸入常系數(shù)線性系統(tǒng)有一個(gè)重要特性：頻率保持性。常系數(shù)線性系統(tǒng)有一個(gè)重要特性：頻率保持性。）（簡(jiǎn)諧信號(hào)10sin)(tXtx)sin()(20tYty簡(jiǎn)諧信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)頻率

27、保持特性頻率保持特性穩(wěn)態(tài)輸出穩(wěn)態(tài)輸出幅值比幅值比A=YA=Y0 0/X/X0 0，是，是的函數(shù)；的函數(shù)；相位差相位差 也是也是的函數(shù)。的函數(shù)。輸入曲線輸出1輸出2輸出3輸出4實(shí)際濾波電路實(shí)際濾波電路 一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 低通濾波器的典型電路如圖所示。低通濾波器的典型電路如圖所示。 低通濾波器電路圖：低通濾波器電路圖：221( )11( )1 ()1( )1 (/)ooicduRCuudtRCHjHH fff令21( )( )1 ()AH低通濾波器；低通濾波器；21( )1 ()A?cf 截止頻率dBAA32lg10)(lg20)(11)(12得代入1120:,.?ccffRC

28、fRC即截止頻率低通濾波器的帶寬通過調(diào)節(jié)可方便地改變也改變了濾波器的.?1122/2ccfRCfff低通濾波器的頻率響應(yīng)特性為：低通濾波器的頻率響應(yīng)特性為： 率?？梢苑奖愕馗淖兘刂诡l所以調(diào)節(jié)點(diǎn)，因?qū)?yīng)截止頻率討論：RCRCfdBfffffffHcccc,213)(tan)(11)(122.2.RCRC高通濾波器高通濾波器 RCRC高通濾波器的典型電路如圖所示。高通濾波器的典型電路如圖所示。 RCRC高通濾波器及其幅頻特性曲線高通濾波器及其幅頻特性曲線 uiu0HRCRC高通濾波器高通濾波器 ()oioiRUd UUiCdt 其頻率響應(yīng)特性為其頻率響應(yīng)特性為)(tan90)(1)(12cccffffffffH3、帶通濾波器、帶通濾波器 低通濾波器和高通濾波器的組合。低通濾波器和高通濾波器的組