第四章-信號(hào)的調(diào)理與記錄

1、第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器第四節(jié)第四節(jié) 信號(hào)的放大信號(hào)的放大第五節(jié)第五節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第四章第四章 信號(hào)的調(diào)理與記錄信號(hào)的調(diào)理與記錄本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求：1.1.了解模擬信號(hào)放大電路原理了解模擬信號(hào)放大電路原理 2.2.了解信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理了解信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理 3.3.了解信號(hào)濾波器工作原理了解信號(hào)濾波器工作原理信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。 1.1.傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大多數(shù)不能傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去

2、，需直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。 2.2.有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。3.3.某些場(chǎng)合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要某些場(chǎng)合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。 第四章第四章 信號(hào)的調(diào)理與記錄信號(hào)的調(diào)理與記錄第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋一、直流電橋一、直流電橋 電橋是將電阻、電感、電容等參電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一量的變化

3、轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路，由于橋式測(cè)量電路簡(jiǎn)單種測(cè)量電路，由于橋式測(cè)量電路簡(jiǎn)單可靠，而且具有很高的精度和靈敏度，可靠，而且具有很高的精度和靈敏度，因此在測(cè)量裝置中被廣泛采用。因此在測(cè)量裝置中被廣泛采用。 電橋按其所采用的電橋按其所采用的激勵(lì)電源激勵(lì)電源的的類(lèi)類(lèi)型型可分為可分為直流電橋直流電橋與與交流電橋交流電橋。圖圖4-1是直流電橋的基本結(jié)構(gòu)是直流電橋的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋在測(cè)試中常用的電橋連接形式有：?jiǎn)伪垭姌蜻B接、半橋在測(cè)試中常用的電橋連接形式有：?jiǎn)伪垭姌蜻B接、半橋連接與全橋連接。連接與全橋連接。圖圖4-2一、直流電橋一、直流電橋241301423()()eR RR RU

4、URRRR令：令：RR 1dRRR4RRR320()()()eR RdRRRUURRdRRR4eUdRR第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋單臂電橋連接單臂電橋連接第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋懸臂梁測(cè)力的電橋接法如圖懸臂梁測(cè)力的電橋接法如圖4-3所示所示圖圖4-3單臂電橋連接單臂電橋連接第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋柱形梁測(cè)力的電橋接法如圖柱形梁測(cè)力的電橋接法如圖4-4所示。所示。圖圖4-4單臂電橋連接單臂電橋連接第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋使用電橋電路時(shí)，還需要調(diào)節(jié)零位平衡，如圖使用電橋電路時(shí)，還需要調(diào)節(jié)零位平衡，如圖4-5所示。所示。圖圖4-5單臂電橋連接單臂電橋連接交流電橋的電路結(jié)構(gòu)與直流電橋完全一樣，如圖交流電橋的電路

5、結(jié)構(gòu)與直流電橋完全一樣，如圖4-6所示。所示。第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋二、二、 交流電橋換交流電橋換圖圖4-6圖圖4-7是一種常用電容電橋。是一種常用電容電橋。 第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋圖圖4-7二、二、 交流電橋換交流電橋換圖圖4-8是一種常用的電感電橋。是一種常用的電感電橋。第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋二、二、 交流電橋換交流電橋換電阻交流電橋的分布電容如圖電阻交流電橋的分布電容如圖4-9所示。所示。第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋圖圖4-9二、二、 交流電橋換交流電橋換用于電感比較儀中的電橋如圖4-11a所示。第一節(jié)第一節(jié) 電橋電橋三、三、 帶感應(yīng)耦合臂的電橋帶感應(yīng)耦合臂的電橋帶感應(yīng)耦合臂的電橋：是將感應(yīng)耦

6、合的兩個(gè)繞組作為帶感應(yīng)耦合臂的電橋：是將感應(yīng)耦合的兩個(gè)繞組作為橋臂而組成的電橋，一般有兩種形式。橋臂而組成的電橋，一般有兩種形式。圖圖4-11目的目的 解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問(wèn)題。輸問(wèn)題。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯娜缓罄媒涣鞣糯笃鬟M(jìn)行放大，最后再?gòu)姆糯笃鞯妮敵鲂盘?hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。輸出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。 例：交流電橋例：交流電橋VinVoR1R3R2R4第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第二

7、節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制是指調(diào)制是指利用某種低頻信號(hào)利用某種低頻信號(hào)來(lái)控制或改變一高頻來(lái)控制或改變一高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過(guò)程。振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過(guò)程。 調(diào)調(diào) 幅幅 調(diào)調(diào) 頻頻 調(diào)調(diào) 相相 高頻振蕩信號(hào)為高頻振蕩信號(hào)為載波載波，控制高頻振蕩的低頻信號(hào)，控制高頻振蕩的低頻信號(hào)為為調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(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)。 解調(diào)是指從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)解調(diào)是指從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。調(diào)制與解調(diào)是一對(duì)相反的信號(hào)變換過(guò)程，在的過(guò)程。調(diào)制與解調(diào)是一對(duì)相反的信號(hào)變換過(guò)程，在工

8、程上經(jīng)常結(jié)合在一起使用。工程上經(jīng)常結(jié)合在一起使用。概念概念萬(wàn)向接軸萬(wàn)向接軸扭矩傳感器彎矩傳感器扭矩發(fā)射機(jī)彎矩發(fā)射機(jī)(（第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)1 1 種類(lèi)種類(lèi)調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)x(t)x(t)0 0t t載波信號(hào)載波信號(hào))2cos()(ftAtzz(t)z(t)0 0t t第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)a) a) 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(AM)(AM)( )( )cos(2)y tA x tftb) b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)0( )cos(2 ( )y tAfx tt c) c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(PM)(2cos()(0txftAty第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與

9、解調(diào)2.幅值調(diào)制幅值調(diào)制第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 幅值調(diào)制是將一個(gè)幅值調(diào)制是將一個(gè)高頻載波信號(hào)高頻載波信號(hào)（此處采用余弦波）（此處采用余弦波）與與被測(cè)信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）被測(cè)信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)信號(hào)的變化而變化。信號(hào)的變化而變化。 圖圖4-12緩變信號(hào)緩變信號(hào)調(diào)制調(diào)制高頻信號(hào)高頻信號(hào)放大放大放大高放大高頻信號(hào)頻信號(hào)解調(diào)解調(diào)放大緩放大緩變信號(hào)變信號(hào)幅度調(diào)制與解調(diào)過(guò)程（波形分析）幅度調(diào)制與解調(diào)過(guò)程（波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器濾波器濾波器z(t)x(t)第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制

10、與解調(diào)過(guò)程（頻譜分析）幅度調(diào)制與解調(diào)過(guò)程（頻譜分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)x m(t)乘法器乘法器濾波器濾波器z(t)x(t)第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過(guò)程（數(shù)學(xué)分析）幅度調(diào)制與解調(diào)過(guò)程（數(shù)學(xué)分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)x(t)z(t)z(t)x x m m(t)(t)乘法器乘法器濾波器濾波器z(tz(t) )x(t)x(t)(tx)2cos()()(tftxtxzm)(tz)(tztftxtyzm2cos)()(2)22cos()()(21tftxtxz第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)：同步調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：同步調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) 上述調(diào)

11、制方法，將信號(hào)上述調(diào)制方法，將信號(hào)x(t)x(t)直直接與載波接與載波z(t)z(t)相乘這種調(diào)幅相乘這種調(diào)幅波具有極性變化，解調(diào)時(shí)必須波具有極性變化，解調(diào)時(shí)必須再乘與再乘與z(t)z(t)相位相同的相位相同的z(t) z(t) 方能復(fù)原出原信號(hào)，故稱同步方能復(fù)原出原信號(hào)，故稱同步解調(diào)解調(diào) 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)b)b)重疊失真：調(diào)幅波是由一對(duì)每邊為重疊失真：調(diào)幅波是由一對(duì)每邊為fmfm的雙邊帶信的雙邊帶信號(hào)組成當(dāng)載波頻率號(hào)組成當(dāng)載波頻率fzfz較低時(shí)，正頻端的下邊帶將較低時(shí)，正頻端的下邊帶將與負(fù)頻端的下邊帶相重疊要求與負(fù)頻端的下邊帶相重疊要求: : fz fzfm fm 第二節(jié)第

12、二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)非抑制調(diào)幅非抑制調(diào)幅 若對(duì)信號(hào)若對(duì)信號(hào)x(t)x(t)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量D D，使偏置后的信號(hào)都具有正電壓。使偏置后的信號(hào)都具有正電壓。 )2cos()()(fttxDtxm)()( txDtx)(tx第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)解調(diào)解調(diào)二極管檢波二極管檢波低通濾波低通濾波第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)幅波的波形失真調(diào)幅波的波形失真a a）過(guò)調(diào)失真：對(duì)于非抑制調(diào)幅，要求其直流偏置必）過(guò)調(diào)失真：對(duì)于非抑制調(diào)幅，要求其直流偏置必須足夠大，否則須足夠大，否則x(t)x(t)的相位將發(fā)生的相位將發(fā)生180180變化。變化。第二節(jié)第

13、二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)（3） 相敏檢波相敏檢波 相敏檢波是利用相敏檢波是利用二極管的單向?qū)ФO管的單向?qū)ㄗ饔脤㈦娐份敵鰳O性互換通作用將電路輸出極性互換。其特點(diǎn)是可以鑒別。其特點(diǎn)是可以鑒別調(diào)制信號(hào)的極性，所以采用相敏檢波時(shí)，對(duì)調(diào)制調(diào)制信號(hào)的極性，所以采用相敏檢波時(shí)，對(duì)調(diào)制信號(hào)不必再直流偏置。信號(hào)不必再直流偏置。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 如圖如圖4-17為一種典型的二極管相敏檢波電路。圖中還示為一種典型的二極管相敏檢波電路。圖中還示出了相敏檢波器解調(diào)的波形轉(zhuǎn)換過(guò)程。出了相敏檢波器解調(diào)的波形轉(zhuǎn)換過(guò)程。圖圖4-17第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào) 動(dòng)

14、態(tài)電阻應(yīng)變儀可作為電橋調(diào)幅與相敏檢波的典型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀可作為電橋調(diào)幅與相敏檢波的典型實(shí)例，如圖實(shí)例，如圖4-18所示。所示。圖圖4-181.頻率調(diào)制的基本概念頻率調(diào)制的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、頻率調(diào)制與解調(diào)二、頻率調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制是指利用信號(hào)頻率調(diào)制是指利用信號(hào)x(t)的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說(shuō)，的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說(shuō)，調(diào)頻波是一種隨信號(hào)調(diào)頻波是一種隨信號(hào)x(t)的電壓幅值而變化的疏密度不同的的電壓幅值而變化的疏密度不同的等幅波等幅波. 圖圖4-19 調(diào)制信號(hào)為三角波時(shí)的調(diào)頻信號(hào)波形。調(diào)制信號(hào)為三角波時(shí)的調(diào)頻信號(hào)波形。)*)(2cos()(0ttxfAty2.

15、頻率調(diào)制方法頻率調(diào)制方法第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制一般用振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖頻率調(diào)制一般用振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4-20所示，所示，圖圖4-203.調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)亦稱調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)亦稱鑒頻鑒頻，一般采用鑒頻器和鎖相環(huán)解調(diào)器。，一般采用鑒頻器和鎖相環(huán)解調(diào)器。圖4-21 調(diào)頻器工作原理優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。 調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所要求帶寬的要求帶寬的2020倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，因?yàn)轭l率調(diào)制是一種非線性調(diào)制。因?yàn)轭l

16、率調(diào)制是一種非線性調(diào)制。 因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)所攜帶的信息包含在頻率變化因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)所攜帶的信息包含在頻率變化之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主要表現(xiàn)在振幅之中要表現(xiàn)在振幅之中 缺點(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜缺點(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)案例：旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭距測(cè)量案例：旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭距測(cè)量第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)案例：鐵路機(jī)車(chē)調(diào)度信號(hào)檢測(cè)案例：鐵路機(jī)車(chē)調(diào)度信號(hào)檢測(cè)調(diào)制頻率調(diào)制頻率8.5Hz8.5Hz，綠燈，綠燈調(diào)制頻率調(diào)制頻率23.5Hz23.5Hz，紅燈，紅燈第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器一、概述

17、一、概述 濾波是指讓被測(cè)信號(hào)中的有效成分通過(guò)：濾波是指讓被測(cè)信號(hào)中的有效成分通過(guò)： 而將其中而將其中不需要的成分抑制或衰減掉的一種過(guò)程。不需要的成分抑制或衰減掉的一種過(guò)程。圖圖4-221 1 濾波器分類(lèi)（根據(jù)濾波器的選頻作用分）濾波器分類(lèi)（根據(jù)濾波器的選頻作用分） 低通低通高通高通第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器帶通帶通帶阻帶阻第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器2 濾波器的串濾波器的串/ /并聯(lián)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(lèi)型的濾波形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類(lèi)型的濾波器。器。第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾

18、波器第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器二、濾波器性能分析二、濾波器性能分析1.理想濾波器理想濾波器 所謂理想濾波器：就是將濾波器的一些特性理想所謂理想濾波器：就是將濾波器的一些特性理想化而定義的濾波器?；x的濾波器。圖圖4-23 理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號(hào)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。都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。fcH(f)fQ(f)第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器理想濾波器的物理不可實(shí)現(xiàn)理想濾波器的物理不可實(shí)現(xiàn) 理想濾波器在時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)理想濾波器在時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)h(t)為為 sincsinc函

19、數(shù)。脈沖響應(yīng)的波形沿橫坐標(biāo)左、右無(wú)限延伸。函數(shù)。脈沖響應(yīng)的波形沿橫坐標(biāo)左、右無(wú)限延伸。 給理想濾波器一個(gè)脈沖激勵(lì)，在給理想濾波器一個(gè)脈沖激勵(lì)，在t=0t=0時(shí)刻單位脈時(shí)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(shí)現(xiàn)。理不可實(shí)現(xiàn)。fcH(f)第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器三三 實(shí)際濾波器實(shí)際濾波器 理想濾波器是不存在的，實(shí)際濾波器幅頻特性中通帶理想濾波器是不存在的，實(shí)際濾波器幅頻特性中通帶和阻帶間沒(méi)有嚴(yán)格界限，存在過(guò)渡帶。和阻帶間沒(méi)有嚴(yán)格界限，存在過(guò)渡帶。 0fA第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器(1)(1)波紋幅度波紋幅

20、度d d：通帶內(nèi)通帶內(nèi)幅頻特性的波動(dòng)量；幅頻特性的波動(dòng)量；offc1fc2A00.707A0BQ=f0 / B2dA( f )f0(2)(2)截止頻率截止頻率f fc c：A A( ( f f )=0.707 )=0.707A A0 0 （-3dB-3dB）所對(duì)應(yīng)的頻率；）所對(duì)應(yīng)的頻率； 第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器（3 3）帶寬）帶寬B B：上下截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬。上下截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核运詅 fc1c1-f-fc2c2也稱也稱“-3dB-3dB帶寬帶寬”，標(biāo)以，標(biāo)以B B-3db-3db（4 4）品質(zhì)因數(shù)）品質(zhì)因數(shù)Q Q：上下截止頻率之差

21、稱為帶寬。中心頻率上下截止頻率之差稱為帶寬。中心頻率 和和-3dB-3dB帶寬帶寬B B之比稱為品質(zhì)因數(shù)之比稱為品質(zhì)因數(shù) 。 00220lg3AdBA BfQ/0 2c1c0fff 第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器（5 5）倍頻程選擇性）倍頻程選擇性W W：倍頻程選擇性是指上截止頻率倍頻程選擇性是指上截止頻率f fc2c2與與2f2fc2c2之間或下截止頻率之間或下截止頻率f fc1c1與與2f2fc1c1間頻率變化一個(gè)倍頻程的衰減量，間頻率變化一個(gè)倍頻程的衰減量，即頻率變化一倍幅值的衰減量。即頻率變化一倍幅值的衰減量。 c2c2(2)W20lg()AAff 51dB3dB60 BB （6 6）濾波

22、器因數(shù)）濾波器因數(shù) ：-60dB-60dB帶寬與帶寬與-3dB-3dB帶寬的比值。帶寬的比值。 第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器實(shí)際濾波電路實(shí)際濾波電路 最簡(jiǎn)單的低通和高通濾波器可由一個(gè)電阻和一最簡(jiǎn)單的低通和高通濾波器可由一個(gè)電阻和一個(gè)電容組成，圖個(gè)電容組成，圖4-25a和和b中分別示出了中分別示出了RC低通和高低通和高通濾波器。通濾波器。圖圖4-25第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器一階一階RC濾波器在過(guò)渡帶內(nèi)的衰減速率非常慢，每個(gè)倍頻濾波器在過(guò)渡帶內(nèi)的衰減速率非常慢，每個(gè)倍頻只有只有6dB，如圖，如圖4-27所示。所示。圖圖4-27第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器實(shí)際濾波電路實(shí)際濾波電路第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾

23、波器 通過(guò)采用多個(gè)通過(guò)采用多個(gè)RC環(huán)節(jié)或環(huán)節(jié)或LC環(huán)節(jié)級(jí)聯(lián)方式，可以環(huán)節(jié)級(jí)聯(lián)方式，可以使濾波器的性能有顯著的提高，如圖使濾波器的性能有顯著的提高，如圖4-29所示。所示。第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器四、帶通濾波器在信號(hào)頻率分析中的應(yīng)用四、帶通濾波器在信號(hào)頻率分析中的應(yīng)用1.多路濾波器的并聯(lián)形式多路濾波器的并聯(lián)形式 多路帶通濾波器并聯(lián)常用于信號(hào)的頻譜分析和信號(hào)中特多路帶通濾波器并聯(lián)常用于信號(hào)的頻譜分析和信號(hào)中特定頻率成分的提取。為使各帶通濾波器的帶寬覆蓋整個(gè)分析定頻率成分的提取。為使各帶通濾波器的帶寬覆蓋整個(gè)分析的頻帶，它們的中心頻率能使相鄰的帶寬恰好互相銜接。的頻帶，它們的中心頻率能使相鄰的帶寬

24、恰好互相銜接。帶通濾波器并聯(lián)的頻帶分配，如圖帶通濾波器并聯(lián)的頻帶分配，如圖4-32所示。所示。第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器 實(shí)際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實(shí)際濾波實(shí)際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實(shí)際濾波器中心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。器中心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器（2）恒帶寬濾波器。恒帶寬濾波器是指濾波器的）恒帶寬濾波器。恒帶寬濾波器是指濾波器的絕對(duì)帶寬為常數(shù)。絕對(duì)帶寬為常數(shù)。 （1） 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 恒帶寬比濾波器是指濾波恒帶寬比濾波器是指濾波器的相對(duì)帶寬是常數(shù)，即器的相對(duì)帶寬是常數(shù)，即2100ic ic iiiB

25、ffCff第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器2.中心頻率可調(diào)試中心頻率可調(diào)試 掃描式頻率分析儀采用一個(gè)中心頻率可調(diào)的帶通掃描式頻率分析儀采用一個(gè)中心頻率可調(diào)的帶通濾波器。通過(guò)改變中心頻率使該濾波器的帶通跟所要濾波器。通過(guò)改變中心頻率使該濾波器的帶通跟所要分析的信號(hào)頻率范圍要求來(lái)變化。調(diào)節(jié)方式可以是手分析的信號(hào)頻率范圍要求來(lái)變化。調(diào)節(jié)方式可以是手調(diào)或者外信號(hào)調(diào)節(jié)。調(diào)或者外信號(hào)調(diào)節(jié)。圖4-35 掃描式頻率分析儀框圖超門(mén)限報(bào)警超門(mén)限報(bào)警 案例：旅游索道鋼纜檢測(cè)案例：旅游索道鋼纜檢測(cè)第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器由案例提煉的典型實(shí)驗(yàn)：鋼管無(wú)損探傷由案例提煉的典型實(shí)驗(yàn)：鋼管無(wú)損探傷濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門(mén)

26、限報(bào)警濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門(mén)限報(bào)警第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理 第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理 濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器動(dòng)手做：動(dòng)手做：調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)mp3mp3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(yàn)其對(duì)音樂(lè)信號(hào)的濾波情驗(yàn)其對(duì)音樂(lè)信號(hào)的濾波情況。況。第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器分類(lèi)分類(lèi)放大器放大器直流放大器直流放大器交流放大器交流放大器電荷放大器電荷放大器直流電

27、橋直流電橋特點(diǎn)特點(diǎn)交流電橋交流電橋低頻保留低頻保留, ,高頻截止高頻截止高頻保留高頻保留, ,低頻截止低頻截止第四節(jié)第四節(jié) 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 1 1 直流放大電路直流放大電路 電壓增益電壓增益: :1) 1) 反相放大器反相放大器 1RRAFv 反饋電阻反饋電阻R RF F值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。R1R1的取值應(yīng)遠(yuǎn)的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源大于信號(hào)源UiUi的內(nèi)阻的內(nèi)阻。 煙霧報(bào)警器煙霧報(bào)警器酒精傳感器酒精傳感器二氧化碳傳感器二氧化碳傳感器第四節(jié)第四節(jié) 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2)2)同相放大器同相放大器 同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。 同相放大器也是最基本同相放大器也是最基本的電路的電路 ，其閉環(huán)電壓增，其閉環(huán)電壓增益益AvAv為為: :11RRAFv第四節(jié)第四節(jié) 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2 2 交流放大電路交流放大電路 R1 1一般取幾十千歐。耦合電容一般取幾十千歐。耦合電容C1、C3可根據(jù)交流放大可根據(jù)交流放大器的下限頻率器的下限頻率fL來(lái)確定。來(lái)確定。 )2/()103(31LLfRCC11RRAFv 若只需要放大交流信號(hào)，可采用圖示的