检测信号的处理第三章.pptx

第三章检测信号的处理1在非电量测量系统中，传感器将被测物理量转换成与其有一定函数关系的电信号（电压、电流、电荷）或电参量（如电阻、电容等）。通常，电信号的需通过信号处理电路将其变换为标准电压、电流信号之后供显示仪器、记录仪器使用。对于电参量信号，必须先转换成相应的电信号之后才能加以放大。

2第一节放大器一、概述传感器直接输出的信号有：电压、电势、电位电流、电荷电阻、电容、电感光、磁

1标准电压信号：1~5V2标准电流信号：4~20mA3其他标准电压信号4方便对被测信号的后续变换、处理、记录、分析5信号放大的目的：

放大电路主要用途4电桥放大器：阻抗式传感器01差动放大器：电势式、电位式传感器02高输入阻抗放大器：电位、电势、电荷式03电荷放大器：电荷式传感器04仪表放大器：电位差、电势差05隔离放大器：噪声隔离、光电、磁电、电感06比例放大器：通用型07

一、电桥放大电路5交流电桥分类：直流电桥灵敏度高线性好测量范围宽容易实现温度补偿1、特点：贰壹

2、电桥的接法6

3、典型电桥放大电路7反相输入

差分输入式电桥放大器8电源浮置的电桥放大器

二、比例放大电路9

1、同相比例放大电路10增益

2、反相比例放大电路11

电荷放大电路典型应用：压电传感器

四、差动放大电路13增益特点：提高电路共模抑制比，减小温度漂移

五、仪表放大器14适用于电势差、电位差输出型传感器

六、隔离放大器15隔离放大器：隔离放大器电路的输入、输出与电源电路之间没有直接的电路连接，即信号在传输过程中没有公共的接地端。应用场合：隔离放大器电路主要用于噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。0102

原理框图：变压器耦合光电耦合

组成及符号：17适用于电感式、磁电式、电涡流式、光电式、霍尔式等传感器的信号调理与放大。

七、高输入阻抗放大器18应用：适用于电荷式传感器前置放大。

第二节滤波器19概述滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

二、滤波器分类20根据滤波器的选频作用分类从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。

与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。

带通滤波器它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。带阻滤波器与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。

三、理想滤波器23理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零。01理想低通滤波器的频率响应函数为:02

其幅频及相频特性曲线为：24

四、实际滤波器251、实际滤波器的基本参数理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。当然，希望过渡带越窄越好，也就是希望对通带外的频率成分衰减得越快、越多越好。因此，在设计实际滤波器时，总是通过各种方法使其尽量逼近理想滤波器。

由图中可见，理想滤波器的特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，两截止频率之间的幅频特性也非常数，故需用更多参数来描述。

通带与过渡带边界点的频率称为通带截频，在该点信号衰减到规定的下限。幅频特性值等于0.707A0所对应的频率称为滤波器的截止频率，若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半功率点。（1）截止频率fc对于低通滤波器，通带增益一般指ω＝0时的增益；高通滤波器一般指ω→∞时的增益；带通滤波器一般指中心频率处的增益；带阻滤波器，一般给出阻带衰减，定义为增益的倒数。（2）通带增益Kp品质因素Q定义为谐振频率与带宽之比，常用于评价带通滤波器与带阻滤波器的选频特性。阻尼系数α用来表征滤波器对频率为f0的信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰减的一项指标。阻尼系数与品质因素互为倒数关系，即α=1/Q。（3）品质因素Q与阻尼系数α

五、模拟滤波器28在测试系统中，常用RC滤波器。因为在这一领域中，信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，并且