傳感與測(cè)試技術(shù)-信號(hào)的調(diào)理與記錄

第四章信號(hào)的調(diào)理與記錄精選ppt傳感器調(diào)理與處理顯示或控制裝置被測(cè)信號(hào)信號(hào)信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。1.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，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。

2.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。精選ppt3.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。

4.傳感器輸出的是非電信號(hào)信號(hào)調(diào)理與記錄的意義精選ppt主要內(nèi)容電橋調(diào)制與解調(diào)濾波器信號(hào)的放大測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄精選ppt第一節(jié)電橋定義：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種測(cè)量電路。分類：按鼓勵(lì)電壓的不同可分為直流電橋交流電橋精選ppt直流電橋平衡條件bacdR1R2R3R4I1I2UeUo平衡條件：對(duì)臂電阻乘積相等。即：R1R3=R2R4精選ppt直流電橋的輸出特性單臂電橋接法為了簡(jiǎn)化橋路，設(shè)計(jì)取abcdR1+ΔRR2R3R4I1I2UeUo精選ppt直流電橋的輸出特性半橋接法abcdR1+ΔRR2-ΔRR3R4I1I2UeUo精選ppt直流電橋的輸出特性如果像右圖一樣接橋，輸出的電壓是多少？abcdR1+ΔRR2+ΔRR3R4I1I2UeUo精選ppt電橋的和差特性假設(shè)相鄰兩橋臂電阻同相變化，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將互相抵消；假設(shè)相鄰兩橋臂電阻反相變化，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將互相疊加；精選ppt直流電橋的輸出特性全橋接法abcdR1+ΔRR2-ΔRR3+ΔRR4-ΔRI1I2UeUo精選ppt單臂電橋接法：半橋接法：全橋接法：全橋接法的靈敏度最高精選ppt精選ppt精選ppt交流電橋交流電橋特點(diǎn)：電橋四臂：R、L、C；電源：交流電壓各阻抗用指數(shù)式表示為：

阻抗角是各橋臂電流與電壓之間的相位差。純電阻時(shí)電流與電壓同相位，φ=0；電感性阻抗，φ>0；電容性阻抗，φ<0。精選ppt交流電橋交流電橋平衡條件：精選ppt交流電橋電容電橋平衡條件：精選ppt交流電橋電感電橋平衡條件：精選ppt第二節(jié)調(diào)制與解調(diào)主要解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。調(diào)制信號(hào)載波調(diào)制波精選ppt定義調(diào)制：使一個(gè)信號(hào)的某些參數(shù)在另一信號(hào)的控制下發(fā)生變化的過程。前一信號(hào)稱為載波，后一信號(hào)〔控制信號(hào)〕稱為調(diào)制信號(hào)。最后的輸出是已調(diào)制波。根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相。解調(diào)：最終從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過程。精選ppt調(diào)制：Modulation調(diào)幅(Amplitudemodulation--AM〕調(diào)頻〔Frequencymodulation-FM)調(diào)相〔Phasemodulation--PM)分類：精選ppt精選ppt調(diào)幅及其解調(diào)幅值調(diào)制：將一個(gè)高頻簡(jiǎn)諧信號(hào)〔載波〕與測(cè)試信號(hào)〔調(diào)制信號(hào)〕相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。調(diào)制器（乘法器）調(diào)制信號(hào)載波調(diào)幅波精選ppt調(diào)幅信號(hào)的實(shí)質(zhì)從時(shí)域上：用x〔t〕去控制改變y〔t〕的幅值，使xm〔t〕的幅值隨著x〔t〕的變化而變化，頻率仍與y〔t〕相同。從頻域上：相當(dāng)于頻率的搬遷過程。從低頻搬遷到高頻。頻譜形狀保持不變〔f0>>fm)。精選ppt解調(diào)同步解調(diào)：把調(diào)幅波再次與原載波信號(hào)相乘，那么頻域圖形將再一次進(jìn)行“偏移〞。假設(shè)用一個(gè)低通濾波器濾去中心頻率為2f0的高頻成分，那么將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜〔幅值減小為一半〕。“同步〞指解調(diào)時(shí)所乘的信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率和相位。精選ppt包絡(luò)檢波〔整流檢波〕把調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量A，使偏置后的信號(hào)都具有正電壓，那么調(diào)幅波的包絡(luò)線將具有原調(diào)制信號(hào)的形狀。把該調(diào)幅波簡(jiǎn)單地整流、濾波就可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。精選ppt相敏檢波相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號(hào)相位和選頻能力的檢波電路。交變信號(hào)過零線時(shí)符號(hào)發(fā)生突變〔+、-〕，與之對(duì)應(yīng)的調(diào)幅波相位〔與載波比較〕也相應(yīng)地發(fā)生180°的相位跳變。利用載波信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)比相，便既能反映出原信號(hào)的幅值又能反映其極性。精選ppt頻率調(diào)制及其解調(diào)概念：利用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波信號(hào)頻率變化的過程原理：設(shè)載波y(t)=Acos(ω0t+θ0)，調(diào)頻ω(t)

=ω0+kx(t)

x(t)xf(t)tt精選ppt調(diào)頻方法電路的諧振頻率：假設(shè)電容的變化量為ΔC，那么泰勒級(jí)數(shù)展開并忽略高階項(xiàng)精選ppt調(diào)頻信號(hào)解調(diào)〔鑒頻〕鑒頻：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。精選ppt調(diào)幅與調(diào)頻的比較頻率調(diào)制較之幅度調(diào)制的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是改善了信噪比調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜分析調(diào)頻波要比分析調(diào)幅波困難，實(shí)際上，對(duì)調(diào)頻波的分析是近似的精選ppt第三節(jié)濾波器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分．分類：〔根據(jù)濾波器的選頻作用分為〕低通高通帶通帶阻精選ppt濾波器作用精選ppt理想濾波器理想濾波器：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。理想濾波器的頻率響應(yīng)為理想濾波器是不能實(shí)現(xiàn)的精選ppt實(shí)際濾波器的特征參數(shù)0A實(shí)際濾波器幅頻特性中通帶和阻帶間沒有嚴(yán)格界限，存在過渡帶。f精選ppt1)截止頻率fc：0.707A0所對(duì)應(yīng)的頻率．

2)紋波幅度d：繞幅頻特性均值A(chǔ)0波動(dòng)值3)帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q：下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬。中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù)。

波動(dòng)幅度d與幅頻特性平均值A(chǔ)0相比應(yīng)遠(yuǎn)小于-3dB。0ffc1fc2A00.707A0BQ=f0/Bd精選ppt實(shí)際濾波電路低通濾波器精選ppt幅頻特性10精選ppt高通濾波器1精選ppt濾波器的應(yīng)用機(jī)床軸心軌跡的濾波處理精選ppt濾除信號(hào)中的高頻噪聲，以便于觀察軸心運(yùn)動(dòng)規(guī)律精選ppt鋼管無損探傷濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門限報(bào)警精選ppt調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)mp3播放器等軟件中的聲音均衡器，試驗(yàn)其對(duì)音樂信號(hào)的濾波情況。310Hz~3kHz這三段它們包含了大多數(shù)樂器的低頻諧波，如果提升過多會(huì)使聲音像里的聲音。如把600Hz和1kHz過度提升會(huì)使聲音像喇叭的聲音。如把3kHz提升過多會(huì)掩蔽說話的識(shí)別音，即口齒不清，并使唇音“mbv〞難以分辨。如把1kHz和3kHz過分提升會(huì)使聲音具有金屬感。由于人耳對(duì)這一頻段比較敏感，通常不調(diào)節(jié)這一段，過分提升這一段會(huì)使聽覺疲勞。精選ppt第四節(jié)信號(hào)的放大放大器的特點(diǎn)虛短

u+=u-虛斷

i+=i-=0+-u-u+uo精選ppt根本放大電路反相放大器Ii=If，U+=U-=0I1IfU+U--+o精選ppt同相放大器差分放大器oUi2R2U0Ui1RfR1Rf精選ppt儀器放大器也稱精密放大器，通常用于對(duì)傳感器送出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，為此要求儀器放大器要有很高的電壓增益。精選ppt第五節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄目的：測(cè)試人員通過顯示儀器觀察各路信號(hào)的大小或?qū)崟r(shí)波形；及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)采取相應(yīng)的措施-增益調(diào)整、濾波等；記錄信號(hào)的重現(xiàn)；對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理。精選ppt信號(hào)的顯示指示機(jī)構(gòu)精選ppt信號(hào)的記錄傳統(tǒng)的方法-光線示波器、磁帶記錄等已很少使用目前比較常用的：用數(shù)據(jù)采集儀器進(jìn)行信號(hào)記錄用計(jì)算機(jī)內(nèi)插A/D卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與記錄儀器前段直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與記錄精選ppt第五章信號(hào)處理初步信號(hào)處理的目的別離信、噪，提高SNR；從信號(hào)中提取有用的特征信號(hào)；修正測(cè)試系統(tǒng)的某些誤差，如傳感器的線性誤差、溫度影響等。精選ppt信號(hào)處理系統(tǒng)分類模擬信號(hào)處理系統(tǒng)由一系列能實(shí)現(xiàn)模擬運(yùn)算的電路，如模擬濾波器、乘法器、微分放大器等環(huán)節(jié)組成。通常是數(shù)字信號(hào)處理的前奏，例如濾波、限幅、隔直、解調(diào)等預(yù)處理。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)的軟件程序完成；借助專用數(shù)字處理機(jī)。精選ppt數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)用數(shù)學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)顯示代替復(fù)雜的電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)開展的有力推動(dòng)多種多樣的工業(yè)用計(jì)算機(jī)。靈活、方便的計(jì)算機(jī)虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)精選ppt主要內(nèi)容數(shù)字信號(hào)處理的根本步驟信號(hào)數(shù)字化出現(xiàn)的問題相關(guān)分析及其應(yīng)用功率譜分析及其應(yīng)用精選ppt第一節(jié)數(shù)字信號(hào)處理的根本步驟數(shù)字信號(hào)處理主要研究用數(shù)字序列來表示測(cè)試信號(hào)，并用數(shù)學(xué)公式和運(yùn)算來對(duì)這些數(shù)字序列進(jìn)行處理。物理信號(hào)對(duì)象傳感器電信號(hào)預(yù)處理電信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī)顯示D/A轉(zhuǎn)換電信號(hào)控制物理信號(hào)精選ppt第二節(jié)信號(hào)數(shù)字化出現(xiàn)的問題數(shù)字信號(hào)處理過程把一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；然后由計(jì)算機(jī)處理，從中提取有用的信息。信號(hào)數(shù)字化過程包含著一系列步驟，每一步驟都可以引起信號(hào)和其蘊(yùn)含信息的失真。精選ppt計(jì)算一個(gè)模擬信號(hào)的頻譜時(shí)域或頻域無限長(zhǎng)連續(xù)信號(hào)時(shí)域采樣時(shí)域無限長(zhǎng)序列頻域連續(xù)周期信號(hào)截?cái)鄷r(shí)域有限長(zhǎng)序列頻域連續(xù)周期信號(hào)頻域采樣時(shí)域有限長(zhǎng)周期性離散序列頻域有限長(zhǎng)周期性離散序列整周期截?cái)鄷r(shí)域有限長(zhǎng)序列頻域有限長(zhǎng)序列精選ppt時(shí)域采樣、混疊和采樣定理時(shí)域采樣：把連續(xù)時(shí)間信號(hào)變成離散時(shí)間序列的過程。相當(dāng)于在連續(xù)時(shí)間信號(hào)上“摘取〞許多離散時(shí)刻上的信號(hào)瞬時(shí)值采樣間隔的選擇是一個(gè)重要問題。間隔太小〔采樣頻率高〕，數(shù)字序列長(zhǎng)，計(jì)算工作量大；假設(shè)采樣間隔過大〔采樣頻率低〕，那么可能喪失有用信息。精選ppt采樣定理x(0),x(1),x(2),……,x(n)精選ppt采樣定理0t0f0t0ft00f精選ppt采樣定理為保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保存原始模擬信號(hào)信息，信號(hào)采樣頻率必須至少為原信號(hào)中最高頻率成分的2倍。注意：滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證此時(shí)的采樣信號(hào)能真實(shí)地反映原信號(hào)x(t)。工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號(hào)中最高頻率成分的3到5倍。0t0f精選ppt量化和量化誤差量化：采樣所得的離散信號(hào)電壓的幅值，假設(shè)用二進(jìn)制數(shù)碼組來表示，就使離散信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)。量化實(shí)質(zhì)：從一組有限個(gè)離散電平〔量化電平〕中取出一個(gè)來近似代表采樣點(diǎn)的信號(hào)實(shí)際幅值電平精選ppt量化和量化誤差量化單位：A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)是一定的。一個(gè)n位〔字長(zhǎng)〕的二進(jìn)制數(shù)，共有L=2n個(gè)數(shù)碼。如果A/D轉(zhuǎn)換器允許的動(dòng)態(tài)工作范圍為D，那么兩相鄰量化電平之差為：q=D/2(n-1)量化誤差：當(dāng)離散信號(hào)采樣值x(n)的電平落在兩個(gè)相鄰量化電平之間，就要舍入到相近一個(gè)量化電平上，該量化電平與信號(hào)實(shí)際電平之間的差值稱為(n)。(n)(-q/2,+q/2)量化誤差(n)將形成疊加在信號(hào)采樣值x(t)上的隨機(jī)噪聲，其值通常比其他誤差小，可忽略。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)選擇，視信號(hào)的具體情況和量化精度要求而定。精選ppt截?cái)唷⑿孤┖痛昂瘮?shù)截?cái)啵簩⑿盘?hào)乘以時(shí)域的有限寬矩形窗函數(shù)。泄漏：窗外的時(shí)域信息全部損失了，而導(dǎo)致頻域上增加了頻率分量。精選ppt頻域采樣、時(shí)域周期延拓和柵欄效應(yīng)頻域采樣：信號(hào)經(jīng)過時(shí)域采樣和截?cái)嗪螅漕l譜是連續(xù)的。如果要用數(shù)字信號(hào)描述頻譜，這就意味著必須使頻率離散化，實(shí)行頻域采樣。時(shí)域周期延拓：頻域采樣后的信號(hào)在時(shí)域中相當(dāng)于將窗內(nèi)的信號(hào)波形在窗外進(jìn)行周期延拓，即時(shí)域周期延拓。精選ppt柵欄效應(yīng)柵欄效應(yīng)：對(duì)一個(gè)函數(shù)進(jìn)行采樣，其效果有如透過柵欄的縫隙觀看外景一樣，只有落在縫隙前的少數(shù)景象被看到，其余均視為零，這種現(xiàn)象稱為柵欄效應(yīng)。擋住的局部可能是重要的或具有特征的成分。精選ppt頻率分辨力、整周期截?cái)囝l率采樣間隔：是頻率分辨力的指標(biāo)

f=fs/N=1/T這種關(guān)系加重了頻率分辨力和計(jì)算工作量的矛盾整周期截?cái)啵簩?duì)周期信號(hào)實(shí)行整周期截?cái)嗍谦@得準(zhǔn)確頻譜的先決條件。精選ppt第三節(jié)相關(guān)分析及其應(yīng)用函數(shù)關(guān)系：兩變量間存在一一對(duì)應(yīng)確實(shí)定關(guān)系。相關(guān)關(guān)系：隨著某一個(gè)變量數(shù)值確實(shí)定，另一變量按一定的概率統(tǒng)計(jì)取值。本節(jié)主要內(nèi)容兩隨機(jī)變量的相關(guān)系數(shù)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)精選ppt兩隨機(jī)變量的相關(guān)系數(shù)當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布越接近于一條直線時(shí)，相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值越接近于1，x和y的線性相關(guān)程度越好。相關(guān)系數(shù)的正負(fù)號(hào)表示一變量隨另一變量的增加而增加或減少。相關(guān)系數(shù)越接近于0時(shí)，可以認(rèn)為x、y兩變量完全無關(guān)，但可能存在某種非線性的相關(guān)關(guān)系甚至函數(shù)關(guān)系精選ppt相關(guān)系數(shù)：表示兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度。精選ppt信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)設(shè)x(t)是某各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程的一個(gè)樣本記錄，x(t+τ)是x(t)時(shí)移τ后的樣本，二者具有相同的均值和標(biāo)準(zhǔn)差精選ppt信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)兩個(gè)各態(tài)歷經(jīng)過程的隨機(jī)信號(hào)x(t)和y(t)的互相關(guān)函數(shù)定義為假設(shè)兩信號(hào)是同頻率的周期信號(hào)或包含相同的頻率的周期成分，那么互相關(guān)函數(shù)也會(huì)出現(xiàn)該周期成分，且不收斂。精選ppt

當(dāng)運(yùn)動(dòng)的熱軋鋼帶表面的反射光經(jīng)透鏡聚焦在相距為d的兩個(gè)光電池上時(shí)，反射光通過光電池轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)可調(diào)延時(shí)器延時(shí)，再進(jìn)行相關(guān)處理。當(dāng)可調(diào)延時(shí)t等于鋼帶上某點(diǎn)在兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間經(jīng)過所