機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)????第四章.pptx

1、信號(hào)的調(diào)理與記錄1學(xué)習(xí)要求 了解信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理了解模擬信號(hào)放大電路原理了解信號(hào)濾波器工作原理 2主要內(nèi)容 電橋調(diào)制與解調(diào) 濾波器信號(hào)放大電路 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄3電橋問題的提出：EEVxVxV0R2R1R4R3對(duì)于電位計(jì)式 對(duì)于應(yīng)變片采取分壓方法 應(yīng)變片S=2 時(shí) 時(shí) 解決的辦法：R3、R4產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)的電壓差。這時(shí)不管多么小，都經(jīng)運(yùn)算放大提高其幅度。上述的方法就構(gòu)成了基本的電橋。一般儀器很難分辨的相對(duì)變化4直流電橋當(dāng)=0 平衡條件：此時(shí)稱電橋達(dá)到了平衡。電橋平衡后，任一橋臂參數(shù)變化，平衡破壞。=5直流電橋半橋單臂 ：半橋單臂上式對(duì)另外三臂也適用分母中有微小電阻，存在一定非線性溫度影響 ，

2、則Uy=6直流電橋半橋雙臂：當(dāng)有對(duì)稱應(yīng)變點(diǎn)時(shí)可用兩片應(yīng)變片 代入 代入 靈敏度提高一倍線性度改善了，分母中無(wú)微小電阻如有溫度T變化時(shí)出現(xiàn)。起到了溫度被償作用7直流電橋全橋雙臂式 ：則8直流電橋 上述方法是在電橋失衡條件下進(jìn)行的，缺點(diǎn)： 測(cè)量電路要從電橋上取一定電流，產(chǎn)生誤差； 電源的波動(dòng)有影響； 9電橋平衡測(cè)量法初平衡時(shí) 當(dāng)時(shí)調(diào)節(jié) 10交流電橋 交流電橋的激勵(lì)電壓采用了交流, 電橋的四臂可以為電感,電容和電阻，如果四臂 阻抗、電壓、電流用復(fù)數(shù)表示，則 平衡條件11電容電橋電容電橋平衡條件為變極距差動(dòng)電容傳感器時(shí)12電感電橋 為電感內(nèi)阻 平衡條件差動(dòng)電感傳感器 則13調(diào)制與解調(diào) 在測(cè)試技術(shù)中，調(diào)

3、制是工程測(cè)試信號(hào)在傳輸過(guò)程中常用的一種調(diào)理方法，主要是為了解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。 為了很好地解決緩變信號(hào)的放大問題，信息技術(shù)中采用了一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的方法，即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)姆糯笃鞯妮敵鲂盘?hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。上述信號(hào)傳輸中的變換過(guò)程稱為調(diào)制與解調(diào)。 信號(hào)調(diào)制的類型，一般正（余）弦調(diào)制可分為幅度凋制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制三種，簡(jiǎn)稱為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）。 14調(diào)制與解調(diào) 信號(hào)調(diào)制的類型，一般正（余）弦調(diào)制可分為幅度凋制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制三種，簡(jiǎn)稱為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）

4、。 調(diào)幅 調(diào)頻 調(diào)相 放大后再還原為過(guò)程解調(diào)。 15調(diào)幅及其解調(diào) 調(diào)幅調(diào)制信號(hào)與載波相乘 16調(diào)幅及其解調(diào) 調(diào)幅波的解調(diào)17調(diào)頻及其解調(diào) 調(diào)頻 調(diào)頻是利用信號(hào)x(t)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)x(t)的電壓幅值而變化的疏密度不同的等幅波 調(diào)頻波：(a)鋸齒波調(diào)頻(b)正弦波調(diào)頻 調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率可表示為 f0為載波信號(hào)頻率；df為頻率偏移，與調(diào)制信號(hào)x(t)的幅值成正比。 常用的頻率調(diào)制法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法。18調(diào)頻及其解調(diào)調(diào)頻壓控振蕩器 19調(diào)頻及其解調(diào) 調(diào)頻利用L、C諧振自激振蕩器 或者： 20調(diào)頻及其解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)21濾波器 M1M1有用信號(hào)：與測(cè)試目的有

5、關(guān)，測(cè)試希望得到的信號(hào)，如平衡轉(zhuǎn)子的同頻振動(dòng) 有用信號(hào)、干擾噪聲和濾波的必要性 干擾噪聲：與測(cè)試目的無(wú)關(guān)的信號(hào)，如平衡 轉(zhuǎn)子時(shí)，軸承滾子振動(dòng)，軸不圓 引起振動(dòng)。 要準(zhǔn)確地測(cè)得 要極大地放大 極大地衰減 濾波器的工作 22濾波器分類 23濾波器分類 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 低通濾波器與高通濾波器的串聯(lián) 低通濾波器與高通濾波器的并聯(lián) 24理想濾波器的不可實(shí)現(xiàn)性 理想低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)： 其幅頻及相頻特性曲線 脈沖響應(yīng)的波形沿橫坐標(biāo)左、右無(wú)限延伸，從圖中可以看出，在t=0時(shí)刻單位脈沖輸入濾波器之前，即在t0時(shí)，濾波器就已經(jīng)有

6、響應(yīng)了。顯然，這是一種非因果關(guān)系，在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。 25實(shí)際濾波器 紋波幅度d 截止頻率fc 帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q值 倍頻程選擇性W 濾波器因數(shù) 表征了濾波器的分辨能力 表示過(guò)渡帶變化快慢 越接近1，過(guò)渡帶變化越快 26實(shí)際濾波器 帶寬和建立時(shí)間矛盾 B與TS乘積接近為常數(shù)，同時(shí)提高濾波能力減小（ B）與提高反應(yīng)速度（減小TS）變?yōu)椴豢赡堋?原則：在滿足濾波要求的情況下，盡量放寬B帶寬。27一階RC低通濾波器 RC低通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性 電路的微分方程 28一階RC高通濾波器RC高通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性 電路的微分方程 29RC帶通濾波器帶通濾波器可以看作為低通濾波器

7、和高通濾波器的串聯(lián)，其電路及其幅頻、相頻特性 H(s)=H1(s)H2(s) H1(s)為高通濾波器的傳遞函數(shù)H2(s)為低通濾波器的傳遞函數(shù) 當(dāng)高、低通兩級(jí)串聯(lián)時(shí)，應(yīng)消除兩級(jí)耦合時(shí)的相互影響，因?yàn)楹笠患?jí)成為前一級(jí)的“負(fù)載”，而前一級(jí)又是后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻。實(shí)際上兩級(jí)間常用射極輸出器或者用運(yùn)算放大器進(jìn)行隔離。所以實(shí)際的帶通濾波器常常是有源的。 無(wú)源濾波器的缺點(diǎn)：負(fù)載性差、 調(diào)節(jié)困難30有源濾波器 一階低通 31有源濾波器 二階低通 負(fù)載性好設(shè)計(jì)方便優(yōu)點(diǎn)：32巴特沃斯濾波器 在實(shí)際應(yīng)用中，往往用單一的一階或二階F很難達(dá)到使用要求。這時(shí)需要用多級(jí)濾波器串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。即經(jīng)一級(jí)F濾波后，再進(jìn)入第二級(jí)進(jìn)一步濾波，從而提高濾波效果。33切比雪夫?yàn)V波器 34開關(guān)電容濾波器35濾波器串并聯(lián) 模擬濾波器在測(cè)試系統(tǒng)或?qū)Ｓ脙x器儀表中是一種常用的變換裝置。例如帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置；低通濾波器用作