《機(jī)電一體化技術(shù)》課件-第四章 4.5-檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)

第4章傳感器檢測(cè)技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)4.5

檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)4.5.0知識(shí)回顧1、虛短2、虛斷3、差模輸入與共模輸入4、共模抑制比Ad差模輸入：Ui1=-Ui2=UdAc共模輸入：Ui1=Ui2=Uc任意輸入的信號(hào)，都可分解成差模分量和共模分量。虛短：運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，把兩輸入端視為等電位，即運(yùn)放正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相等。虛斷：運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，把兩輸入端視為開路，即流入正負(fù)輸入端的電流為零。4.5.1信號(hào)放大1、基本運(yùn)算放大電路反向放大電路同向放大電路

4.5.1信號(hào)放大2、高阻抗三運(yùn)放放大電路

傳感器輸出的微弱信號(hào)從兩個(gè)運(yùn)算放大器A1、A2同相端對(duì)稱輸入，放大信號(hào)由A3輸出端輸出。優(yōu)點(diǎn)：（1）該電路具有高輸入阻抗和共模抑制比，有利于發(fā)揮傳感器的靈敏度，減小信號(hào)損失，且失調(diào)漂移??；（2）采用不對(duì)稱輸出，使于與后續(xù)電路連接；（3）電路増益由電阻RG調(diào)節(jié)。4.5.1信號(hào)放大3、專用儀器儀表運(yùn)放芯片

在實(shí)際傳感檢測(cè)電路中，通過(guò)采用專用的儀器儀表運(yùn)放芯片，如AD620，以提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。（1）具有高精度（2）低失調(diào)電壓（3）低失調(diào)漂移（4）低功耗（5）增益可調(diào)4.5.2調(diào)制與解調(diào)1、幅值調(diào)制與解調(diào)幅值調(diào)制即調(diào)幅，用調(diào)制信號(hào)(測(cè)量信號(hào))控制高頻載波信號(hào)(高頻正弦波)的幅值，使載波信號(hào)的幅值隨測(cè)量信號(hào)的線性函數(shù)變化，稱為線性調(diào)幅。

4.5.2調(diào)制與解調(diào)2、頻率調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制即調(diào)頻，是利用調(diào)制信號(hào)控制載波信號(hào)的頻率。在頻率調(diào)制過(guò)程中，載波幅值保持不變，僅載波頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅值正比變化。4.5.3濾波1、濾波

4.5.3濾波2、模擬濾波器4.5.3濾波3、數(shù)字濾波器（1）數(shù)字濾波器無(wú)需其他的硬件成本，可靠性高，不存在阻抗匹配問(wèn)題；（2）可處理各種干擾信號(hào)，且可對(duì)極低頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；（3）數(shù)字濾波使用軟件算法實(shí)現(xiàn)，多輸入通道可共用一個(gè)濾波程序，降低了系統(tǒng)開支；（4）通過(guò)適當(dāng)改變?yōu)V波程序即可改變其濾波特性。

數(shù)字濾波器是通過(guò)軟件程序?qū)Σ蓸有盘?hào)進(jìn)行平滑加工，以減少干擾在有用信號(hào)中的比重，提高信號(hào)真實(shí)性。

常用的數(shù)字濾波方法包括算術(shù)平均濾波法、中值濾波法、滑動(dòng)平均濾波法、限幅濾波法等。4.5.4采樣與保持

模擬傳感器的輸出量必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，方可送入計(jì)算機(jī)。當(dāng)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)東輸出數(shù)子量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換無(wú)無(wú)法跟蹤輸入信號(hào)的變化，將造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。為了防止誤差產(chǎn)生，需要在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)保持模擬信號(hào)基本不變，以保證A/D轉(zhuǎn)換精度，采樣—保持署即為實(shí)現(xiàn)這種功能的電路。1、模擬傳感器與計(jì)算機(jī)接口4.5.4采樣與保持（1）跟蹤階段：當(dāng)模擬開關(guān)S閉合時(shí)，模擬信號(hào)加載在儲(chǔ)能電容C兩端，使電容電壓Uc隨模擬信號(hào)變化而變化；（2）保持階段：當(dāng)S斷開時(shí)，電容C兩端一直保持?jǐn)嚅_電壓；（3）采樣瞬間