测试技术基础— 测试信号的转换与调理.ppt

动态电阻应变仪 电桥由振荡器提供等幅高频振荡电压（相当于载波）。被测量(力、应变等，相当于调制波)通过电阻应变片控制电桥输出。电桥输出为调幅波，放大后，经相敏检波与低通滤波，提取出被测信号。 7 幅值调制与解调的应用 8 频率调制与解调 调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率。因此，调频波是一种等幅波，但其疏密度（即频率）随信号x(t)的幅值变化而变化。 §13.1 调制与解调 锯齿波调频 正弦波调频 8 频率调制与解调 §13.1 调制与解调 鉴频： 变压器耦合的谐振回路鉴频 第一步： 先将等幅调频波转换为幅值随频率变化的调频调幅波; 调频波的解调称为鉴频或频率检波 第二步： 检测幅值的变化，得到原调制信号。 8 频率调制与解调 鉴频： 8 频率调制与解调 回路输入为等幅调频波，当频率偏离谐振频率时，输出幅值随之下降。通常在谐振回路特性曲线的亚谐振接近直线段进行频率电压变换。 频率与 相同，幅度受 频率变化而变化。 优点：抗干扰能力强。 调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；频率调制是一种非线性调制，调频系统较之调幅系统更为复杂。 调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而外界干扰主要影响信号的幅值。 缺点：占频带宽度大，复杂 8 频率调制与解调 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。 §13.2 滤波 Krohn-Hite? 滤波器 1 滤波器分类（根据滤波器选频作用） 低通 高通 §13.2 滤波 带通 带阻 1 滤波器分类（根据滤波器选频作用） §13.2 滤波 2 滤波器的串/并联 低通滤波器和高通滤波器是两种最基本的滤波器形式，其它滤波器可看做为这两种滤波器的组合。 低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器 低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器 §13.2 滤波 3 理想滤波器 理想滤波器指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内频率成分都衰减为零的滤波器。 §13.2 滤波 理想滤波器的物理不可实现 　 理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 为 函数。脉冲响应的波形沿横坐标向左、右无限延伸。 3 理想滤波器 给理想滤波器一个脉冲激励，在 时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已有响应了。故物理不可实现。 理想滤波器的单位阶跃响应 滤波器阶跃响应的建立时间和带宽成反比。 通带越宽，衰减的高频分量越少，信号能量更多、更快地通过，因此建立时间越短。 滤波器的带宽表示它的频率分辩能力。通带窄，则分辨力高——滤波器的高分辩能力与测量时的快速响应要求相矛盾。 3 理想滤波器 4 实际滤波器 　 理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限，存在过渡带。 0 f A §13.2滤波 1) 截止频率 ： 所对应的频率。 2) 纹波幅度 ：绕幅频特性均值 波动值 3) 带宽 和品质因数 ：上下两截止频率间的范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。 4 实际滤波器 4) 倍频程选择性W 在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。 倍频程衰减量以dB/oct表示(Octave，倍频程)。衰减越快(即W值越大)，滤波器的选择性越好。 4 实际滤波器 5 恒带宽、恒带宽比滤波器 实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之间的关系，可分为两种。 §13.2 滤波 1) 恒带宽带通滤波器 中心频率为上下截止频率的算术平均值。 5 恒带宽、恒带宽比滤波器 2) 恒带宽比带通滤波器 中心频率为上下截止频率的几何平均值。 带宽与中心频率的比值称相对宽度。 5 恒带宽、恒带宽比滤波器 倍频程滤波器 5 恒带宽、恒带宽比滤波器 6 滤波电路 (1) 无源滤波器 由无源器件（R、L、C）构成的滤波器。 带载能力差，当负载变化时，其放大倍数和通带截止频率均发生变化，往往不能满足信号处理的要求。 (2) 有源滤波器 由有源器件（三极管、场效应管、集成运放）构成的滤波器。 广泛采用带有深度负反馈的集成运放。由于集成运放具有高输入阻抗、低输出阻抗的特性，使滤波器输出和输入间有良好的隔离，便于级联，以构成滤波特性好或频率特性有特殊要求的滤波器。 在测试系统中信号频率相对不高，常用RC滤波器。RC滤波器电路简单，抗干扰强，