測(cè)試第四章08ppt課件

1、 第一節(jié)電橋電路一.直流電橋1.直流電橋工作原理 第四章 信號(hào)調(diào)理與記錄2.直流電橋平衡條件3.直流電橋工作特性1半橋單臂04321RRRRR令令 那么那么RRR112半橋雙臂04321RRRRR令令 RRR11那么那么RRR223全橋令令 04321RRRRRRRR11RRR22那么那么RRR33RRR44結(jié)論電橋的和差特性）：結(jié)論電橋的和差特性）： *相鄰臂符號(hào)同，輸出為兩半臂各自輸出相鄰臂符號(hào)同，輸出為兩半臂各自輸出之差；之差； 相鄰臂符號(hào)反，輸出為兩半臂各自輸出相鄰臂符號(hào)反，輸出為兩半臂各自輸出之和。之和。 *和差性質(zhì)的應(yīng)用例：和差性質(zhì)的應(yīng)用例：溫度補(bǔ)償；溫度補(bǔ)償；應(yīng)變測(cè)力組橋應(yīng)變測(cè)力

2、組橋4.電橋零位平衡調(diào)節(jié)二.交流電橋 1.平衡條件2.幾種交流電橋 1電容電橋 平衡條件 2電感電橋 平衡條件： 3純電阻交流電橋3.交流電橋的平衡裝置 三.帶感應(yīng)耦和臂的電橋 第二節(jié)調(diào)制與解調(diào)1.調(diào)制定義2.調(diào)制方式：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相3.解調(diào)定義一.調(diào)幅及其解調(diào)1.調(diào)幅原理載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)制波2.解調(diào)*解調(diào)方式：同步解調(diào)、整流解調(diào)、相敏解調(diào)1同步解調(diào)（1方法：將調(diào)制波與原載波信號(hào)相乘，從中濾去高頻分量。（2時(shí)、頻域分析n2整流解調(diào)3相敏解調(diào)原理相敏解調(diào)器的應(yīng)用例二.調(diào)頻及其解調(diào)1.調(diào)頻1定義2調(diào)頻方法及原理（1直接調(diào)頻法（2參數(shù)調(diào)頻法調(diào)頻分析)21 (000CCffffn（3電壓調(diào)頻法u

3、0n3.調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)鑒頻）n1定義n2鑒頻解調(diào)方法：微分鑒頻、相位鑒頻、n 斜率鑒頻、鎖相環(huán)等n3斜率鑒頻工作原理第三節(jié) 濾波器1.濾波器的功能 使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，非特定的頻率成分被極大地衰減。 濾波器在測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用有： 1)在噪聲背景下提取有用的信號(hào) 2)構(gòu)成各種模擬頻譜分析儀 3) 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中的預(yù)處理環(huán)節(jié)如解決混頻問(wèn)題） 2.濾波器的類別1依據(jù)選頻作用分 (1)低通濾波器 (2)高通濾波器 (3)帶通濾波器 (4)帶阻濾波器過(guò)渡帶B2依據(jù)所處理的信號(hào)性質(zhì)分為 模擬濾波器 數(shù)字濾波器3依據(jù)是否帶有源器件分為 無(wú)源濾波器 有源濾波器二.濾波器性能分析 1. 理想濾波

4、器特性 對(duì)理想濾波器的基本要求：對(duì)有用信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏?，?duì)無(wú)用信號(hào)能完全抑制。 理想特性可歸納為: 理想測(cè)試系統(tǒng)理想濾波器低通濾波器的理想特性 (1)有用信號(hào)頻帶內(nèi) ，應(yīng)當(dāng)是常值幅頻，線性相頻; (2)有用信號(hào)頻帶外，幅頻立即下降到零，相頻特性如何無(wú)關(guān)緊要。 低頻理想濾波器的頻響函數(shù)及特性曲線：4.實(shí)際濾波器的特性及主要特性參數(shù) 1實(shí)際濾波器的特性帶通如下圖。 2主要特性參數(shù)： （1截止頻率 幅頻特性值等于 所對(duì)應(yīng)的頻率；即fc1、 fc2。fc1、 fc2分別稱為下截止頻率和上截止頻率。 （2帶寬 濾波器的工作頻率范圍，即B=fc2-fc1。 由于： ，所以fc2-fc1常稱為“負(fù)三分貝帶寬”

5、。 （3紋波幅度 實(shí)際濾波器在通頻帶內(nèi)的幅度波動(dòng)值 。dBAA3lg20002/ （4品質(zhì)因數(shù)Q 中心頻率fn與帶寬B之比，即 ，其中 稱為中心頻率。 （5) 選擇性 表示濾波器對(duì)帶寬外頻率成分的衰減能力，有兩種表示方式： 倍頻程選擇性 用幅頻特性曲線上兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)的縱坐標(biāo)之比表示，通常用截止頻率fc2與2fc2，或下截止頻率fc1與1/2fc1幅頻特性值之比來(lái)表示，即：dB)()2(lg2011ccfHfHdBfHfHcc)()2(lg2022或它實(shí)際上是頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的幅值衰減量。 濾波器因數(shù) 用兩個(gè)幅頻特性值所對(duì)應(yīng)的帶寬之比表示，常用幅頻特性為60dB處的帶寬B 60dB 與3dB處的

6、帶寬B 3dB之比表示，即 = B 60dB / B 3dB 理想濾波器的1，一般1 5。 兩種選擇性定義均表示了實(shí)際濾波器與理想濾波器的接近程度。 三.幾種實(shí)際濾波電路及特性 RC濾波器由電阻、電容等無(wú)源元器件組成，常稱為無(wú)源濾波器。特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，有較好的低頻性能，選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件容易實(shí)現(xiàn)。 1 .一階RC低通濾波器 電路圖幅頻圖相頻圖 電路的微分方程及幅頻、相頻特性圖為 （ ）*特性分析： a.當(dāng) 時(shí)，A(f)1，f）-f關(guān)系為近似于一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。此時(shí)可視RC低通濾波器為不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。 b.當(dāng) 時(shí)， ，即 闡明，RC值決定著上截止頻率，改變RC數(shù)值，可改變?yōu)V波器的截止

7、頻率。 2. RC高通濾波器 電路圖 電路微分方程及傳遞函數(shù)、頻響函數(shù)為 （ ） 幅頻、相頻特性及特性圖為*特性分析 a.當(dāng) 時(shí)， ，濾波器的-3dB截止頻率為 b.當(dāng) 時(shí)， 即當(dāng)f相當(dāng)大時(shí)，幅頻特性接近于1，相移趨于零，此時(shí)RC高通濾波器可視為不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。 c.當(dāng) 時(shí)，RC高通濾波器起著微分器作用。 （3） RC帶通濾波器 RC帶通濾波器可視為低通、高通濾波器串聯(lián)而成 。知 一階高通濾波器的傳遞函數(shù)為一階低通濾波器的傳遞函數(shù)為串聯(lián)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、幅頻特性、相頻特性為)1 () 1(1H(s)sss22)(1)(11)(A1)()(arctgarctg故低通濾波器的傳遞函數(shù)、幅頻特性、相頻

8、特性為濾波器的下、上截止頻率分別是（4常用的一階RC濾波器特性匯總*一階RC濾波器的缺陷在過(guò)渡帶內(nèi)的衰減速率很慢，每個(gè)倍頻程只有6dB，通帶和阻帶之間沒(méi)有陡峭的界限，故這種濾波器的性能較差?？刹捎萌缦滦问綖V波器改進(jìn)： #LC濾波器教材圖4-28）； #多個(gè)RC環(huán)節(jié)或LC環(huán)節(jié)級(jí)聯(lián)教材圖4-29）； #有源濾波器。四.濾波器的組合使用 1濾波器的串聯(lián) （1基本要求：串聯(lián)使用的濾波器中心頻率應(yīng)相同。 （2串聯(lián)特性：幅頻特性相乘，使通頻帶外的頻率成分有更大的衰減斜率；相頻相加，使相位變化更劇烈，惡化使用效果。 2濾波器的并聯(lián) （1用途： 選取信號(hào)中某些特殊頻率成分， 作頻譜分析 。 （2基本要求： 各

9、濾波器均為帶通濾波器，各濾波器具有相同放大倍數(shù)。 （3實(shí)施方案： 由中心頻率可調(diào)的單一濾波器組成，特點(diǎn)：頻率調(diào)節(jié)范圍有限； 由若干個(gè)中心頻率、帶寬按一定的規(guī)律分布的濾波器組成。應(yīng)用例如下圖示。 a.排列要求：排列起來(lái)的濾波器組的濾波范圍應(yīng)能覆蓋待分析信號(hào)的整個(gè)頻譜，具體為：前一個(gè)濾波器的-3dB上截止頻率與下一個(gè)相鄰濾波器的-3dB下截止頻率鄰接，如圖示。 b.帶寬分布的方式：有兩種 .恒帶寬比濾波器：各濾波器組元帶寬B與其中心頻率fo之比 為一常數(shù)，即 。并使 （1） （此時(shí)也存在 ）式中：fc1、fc2兩鄰接濾波器的中心頻率； n倍頻程數(shù)，n取值1、1/3等。對(duì)應(yīng)的濾波器稱為倍頻程濾波器、

10、1/3倍頻程濾波器，其頻率分布如表示。12f2fono0iiBf1c2cf2fn 由于 （2） 所以 ， 又因 故1c2coofffBfQc2c1offf o2/nc1f2fo2/nc2f2f2/2/o22Q1nnfB若n1， 則Q1.41 B=0.707fo若n1/3，則Q4.38 B=0.23fo由此求得對(duì)應(yīng)于各中心頻率的帶寬如表2示：n=1n=1/3*恒帶寬比濾波器特點(diǎn)： 通頻帶在低頻段窄，分辨力好；通頻帶在高頻段寬，分辨力差。 .恒帶寬濾波器： 1.組成方式 各濾波器組元帶寬B相同,滿足 2.應(yīng)用特點(diǎn) 通頻帶在高、低頻段相同，分辨力相同。為提高分辨力，濾波器帶寬需取窄些，這在給定譜寬條

11、件下，所需濾波器數(shù)量則大。因此恒帶寬濾波器一般不用中心頻率及帶寬固定的并聯(lián)濾波器組，而是采用中心頻率可調(diào)的掃描式帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 實(shí)際應(yīng)用的恒帶寬濾波器有：相關(guān)濾波器、變頻跟蹤濾波器。 2.中心頻率可調(diào)式 通過(guò)改變中心頻率使該濾波器的通帶跟隨所要分析的信號(hào)頻率范圍要求來(lái)變化。但此類帶通濾波器，在調(diào)節(jié)中心頻率過(guò)程會(huì)改變?yōu)V波器的參數(shù)如增益、Q值，因此這種濾波器，中心頻率的調(diào)節(jié)范圍有限 *濾波器的帶寬與分辨力關(guān)系應(yīng)用例：已知一信號(hào)含有的頻率成分為940Hz和1060Hz，現(xiàn)用倍頻程分別為1/3、1/10的兩種恒帶寬比濾波器與另一具有-3dB帶寬3Hz的恒帶寬濾波器分別對(duì)其進(jìn)行譜分析，分析結(jié)果如下圖。第五節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄 顯示與記錄的目的:(1) 觀察各路信號(hào)的大小或?qū)崟r(shí)波形;(2)及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，如輸出信號(hào)大小;信號(hào)中含狀況;(3)記錄信號(hào)的重現(xiàn);(4)對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理。 一、信號(hào)顯示儀器 1.模擬示波器陰極射線示波器 2.數(shù)字示波器 用A/D轉(zhuǎn)換器將被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)，再以數(shù)字方式顯示。 數(shù)字示波器的優(yōu)點(diǎn) （1具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能，便于觀測(cè)單次過(guò)程和緩慢變化的信號(hào)，也便于進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理; （2具有高分辨率的顯示系統(tǒng)，便于對(duì)各類性質(zhì)的信號(hào)進(jìn)行觀察，可看到更多的信號(hào)細(xì)節(jié); （3便于程控，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量; （