第四章液壓測(cè)試系統(tǒng)

1、測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)第四章第四章 信號(hào)變換及調(diào)理信號(hào)變換及調(diào)理主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容：1.1.電橋電路原理電橋電路原理 2.2.信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理 3.3.信號(hào)濾波器工作原理信號(hào)濾波器工作原理測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ) 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)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。 信號(hào)調(diào)理的目的信號(hào)調(diào)理的目的 1.1.傳感器輸出的微弱電信號(hào)，需要放大或進(jìn)行阻抗變換，傳感器輸出的微弱電信號(hào)，需要放大或進(jìn)行阻抗變換，才能輸送到顯示、記錄或分析儀器中去才能輸送到顯示、記錄或分析儀器中去。 2.2.有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需有些傳感器輸出

2、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。要去掉噪聲，提高信噪比。3.3.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。調(diào)制解調(diào)處理。 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1 1）直流電橋）直流電橋平衡條件平衡條件4231RRRR4.1 4.1 電電 橋橋 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)132401234()()yR RR ReeRRRR電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)令：令：1RRR 4RRRR 2RR 30()()()yR RRRReeRRRRR 0()4eRRRR電電 橋橋 測(cè)試

3、測(cè)試技術(shù)技術(shù)電橋的接法：電橋的接法：?jiǎn)伪蹎伪?半橋半橋全橋全橋電電 橋橋 014Se012Se0Se測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)常用調(diào)平衡常用調(diào)平衡電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2）交流電橋）交流電橋 平衡條件平衡條件4231ZZZZ4231電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) 電容傳感器電容傳感器 電感傳感器電感傳感器 電阻傳感器電阻傳感器cjrZc1LjrZLcjRZR1/rcZcLrZLRCZR電電 橋橋 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4.24.2調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)1 1 目的目的解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。 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

4、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)姆糯笃鞯妮斎缓罄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)。出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。 第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2 種類種類調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)x(t)x(t)載波信號(hào)載波信號(hào))2cos()(ftAtza) a) 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(AM)(AM)2cos()(*)(0fttxAtyb) b) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)*)(2cos()(0ttxfAtyc) c) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM(PM)(2cos()(0txftAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)

5、3 3調(diào)幅及解調(diào)調(diào)幅及解調(diào) 調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測(cè)試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化相乘，使載波信號(hào)幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化)2cos()(*)(0fttxAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù) tftxtxm02cos 000*21*212cosfffXfffXtftx調(diào)幅原理調(diào)幅原理 0cos2y tf t x t調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)乘法器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)解調(diào)原理解調(diào)原理 0cos2y tf t tftxtxm02cos x t20011022( ) cos(2)( )cos 2( )( )cos(4)mx

6、tf tx tf tx tx tf t乘法器濾波器測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)同步解調(diào)同步解調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)相敏檢波解調(diào)相敏檢波解調(diào)調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)工作原理：工作原理：調(diào)幅波與載波調(diào)幅波與載波y(t)同相同相 載波電壓為正載波電壓為正 均為正均為正 （ 原信號(hào)原信號(hào)x(t)為正）為正） 載波電壓為負(fù)載波電壓為負(fù) 調(diào)幅波與載波調(diào)幅波與載波y(t)異相異相 載波電壓為正載波電壓為正 均為負(fù)均為負(fù) （原信號(hào)（原信號(hào)x(t)為負(fù)）為負(fù)） 載波電壓為負(fù)載波電壓為負(fù) 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)例：動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀例：動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4 4 頻率調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制與解調(diào)調(diào)頻是利用

7、信號(hào)調(diào)頻是利用信號(hào)x(t)x(t)的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說，的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說，調(diào)頻波是一種隨信號(hào)調(diào)頻波是一種隨信號(hào)x(t)x(t)的電壓幅值而變化的疏密度的電壓幅值而變化的疏密度不同的等幅波不同的等幅波. . )*)(2cos()(0ttxfAty調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)諧振電路調(diào)頻諧振電路調(diào)頻調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)鑒頻器鑒頻器調(diào)頻波調(diào)頻波調(diào)頻調(diào)幅波調(diào)頻調(diào)幅波幅值檢波幅值檢波調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)鑒頻器鑒頻器 電壓頻率特性曲線電壓頻率特性曲線亞諧振亞諧振區(qū)區(qū)等幅調(diào)頻波的頻率等于回路諧振頻等幅調(diào)頻波的頻率等于回路諧振頻率，線圈中的耦合電流最

8、大率，線圈中的耦合電流最大調(diào)調(diào)制制與與解解調(diào)調(diào)測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4.3 4.3 濾波器濾波器 濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分分1 1 濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分）濾波器分類（根據(jù)濾波器的選頻作用分） 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)第第四四章章信信號(hào)號(hào)變變換換及及調(diào)調(diào)理理測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)帶阻濾波器帶阻濾波器(band stop filter) 帶通濾波器帶通濾波器(band pass fil

9、ter) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2 2 濾波器的性能參數(shù)濾波器的性能參數(shù) 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，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。阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)在實(shí)際濾波器的幅頻特在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中通帶和阻帶間應(yīng)性圖中通帶和阻帶間應(yīng)沒有嚴(yán)格的界限沒有嚴(yán)格的界限, ,，存在，存在一個(gè)過渡帶。一個(gè)過渡帶。 1)1)紋波幅度紋波幅度d d ：波動(dòng)幅度：波動(dòng)幅度d d與幅頻特性平均值與幅頻特性平均值A(chǔ)0A0相比應(yīng)小于相比應(yīng)小于-3dB-3dB。 2)2)截止頻率截止頻率f

10、cfc : :幅頻特性值等于幅頻特性值等于0.707A00.707A0所對(duì)應(yīng)的頻率所對(duì)應(yīng)的頻率 3)3)帶寬帶寬B B：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬 恒帶寬濾波器恒帶寬濾波器 B=fB=fc2c2-f -fc1c1 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 B=fB=fc1c1（2 2n n-1)-1) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)5) 5) 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q: Q: 中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù)中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù) 6)6)倍頻程選擇性倍頻程選擇性W:W:指在上截止頻率指在上截止頻率fc2fc2與與 2fc22fc2之間幅頻特性的衰之間幅頻特性的衰 減值

11、，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。 4)4)中心頻率中心頻率f0:f0: 1200122ccccffffff7)7)濾波器因素濾波器因素:濾波器選擇性濾波器選擇性濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)3 RC3 RC無源濾波器無源濾波器 在測(cè)試系統(tǒng)中，常用在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RCRC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來說不高。而率相對(duì)來說不高。而RCRC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件 。 1) 1) 一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 濾濾

12、波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)2) 2) 一階一階RCRC高通濾波器高通濾波器 3) RC3) RC帶通濾波器帶通濾波器 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) 濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)4 4 恒帶寬、恒帶寬比濾波器恒帶寬、恒帶寬比濾波器 實(shí)際濾波器頻率通帶通常是可調(diào)的，根據(jù)實(shí)際濾波器中實(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的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。心頻率與帶寬之問的數(shù)值關(guān)系，可以分為兩種。2) 2) 恒寬比帶通濾波器恒寬比帶通濾波器 1) 1) 恒帶寬帶通濾波器恒帶寬帶通濾波器 濾濾波波器器 1200122ccccffffff1200122ccccffffff測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)1 1倍頻程濾波器倍頻程濾波器濾濾波波器器 測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)案例：機(jī)床軸心軌跡的濾波處理案例：機(jī)床軸