第4章信號(hào)的調(diào)理與記錄

1、第四章第四章 測(cè)試信號(hào)的調(diào)理與記錄測(cè)試信號(hào)的調(diào)理與記錄 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器第第4 4節(jié)節(jié) 信號(hào)的放大信號(hào)的放大第第5 5節(jié)節(jié) 信號(hào)的指示和記錄裝置信號(hào)的指示和記錄裝置 第四章第四章 測(cè)試信號(hào)的調(diào)理與記錄測(cè)試信號(hào)的調(diào)理與記錄 重點(diǎn)內(nèi)容及要求重點(diǎn)內(nèi)容及要求1 1、掌握電橋電路的輸出特性、掌握電橋電路的輸出特性2 2、了解調(diào)制與解調(diào)的特點(diǎn)、應(yīng)用、了解調(diào)制與解調(diào)的特點(diǎn)、應(yīng)用3 3、掌握實(shí)際濾波器的特性參數(shù)、掌握實(shí)際濾波器的特性參數(shù)4 4、了解記錄儀器的功用、性能、了解記錄儀器的功用、性能第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋一、概

2、述一、概述 當(dāng)參量型傳感器把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電路參數(shù)當(dāng)參量型傳感器把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電路參數(shù)R、L、C的變化后，的變化后，電橋可以把這些參數(shù)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌蜉敵鲭妷旱淖兓?。電橋可以把這些參數(shù)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌蜉敵鲭妷旱淖兓?電橋電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏魇菍㈦娮?、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測(cè)量電路。輸出的一種測(cè)量電路。 1、根據(jù)供橋電壓的性質(zhì)，電橋可分為直流電橋和交流電橋。、根據(jù)供橋電壓的性質(zhì)，電橋可分為直流電橋和交流電橋。2、根據(jù)輸出方式，電橋可分為平衡橋式電橋和不平衡橋式、根據(jù)輸出方式，電橋可分為平衡橋式電橋和不平衡橋式電橋。電橋。第第4 4章章 第第1

3、 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 直流電橋的供橋電源是直流電橋的供橋電源是直流電壓直流電壓，只能適用于，只能適用于電阻電阻R變化的變化的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 1、工作原理、工作原理 由上式可知直流電橋的平衡條件為：由上式可知直流電橋的平衡條件為：R1R3=R2R4。 根據(jù)電橋的工作原理，當(dāng)固定供橋電壓不變時(shí)，電橋的輸根據(jù)電橋的工作原理，當(dāng)固定供橋電壓不變時(shí)，電橋的輸出電壓就與四個(gè)橋臂電阻的變化量有關(guān)。出電壓就與四個(gè)橋臂電阻的變化量有關(guān)。 0432142310434211URRRRRRRRURRRRRRUUUadaby 第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 2、接橋

4、方式、接橋方式由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定 （1）單臂方式）單臂方式 一個(gè)橋臂的電阻值參與變化一個(gè)橋臂的電阻值參與變化由上式可知電橋輸出電壓與應(yīng)變片上的應(yīng)變成線性關(guān)系。由上式可知電橋輸出電壓與應(yīng)變片上的應(yīng)變成線性關(guān)系。 gygySUUSRRRRRUURRRRRRRRURRRRRRURRRRRRR44,0010000000000434211043201，則，則為應(yīng)變片，即為應(yīng)變片，即若若則則設(shè)設(shè)第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 2、接橋方式、接橋方式由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定 （2）半橋方式）半橋方式兩個(gè)橋

5、臂的電阻值參與變化兩個(gè)橋臂的電阻值參與變化 a.a.鄰臂方式鄰臂方式鄰臂極性相反鄰臂極性相反 gygySUUSRRRRRRUURRRRRRRRRURRRRRRURRRRRRRRR2,2,002100000000004342110430201，則則為為應(yīng)應(yīng)變變片片，即即若若則則設(shè)設(shè)第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 2、接橋方式、接橋方式由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定 （2）半橋方式）半橋方式兩個(gè)橋臂的電阻值參與變化兩個(gè)橋臂的電阻值參與變化 b.b.對(duì)臂方式對(duì)臂方式對(duì)臂極性相同對(duì)臂極性相同 gygySUUSRRRRRRUURRRRRRRRR

6、URRRRRRURRRRRRRRR2,2,003100000000004342110420301，則則為為應(yīng)應(yīng)變變片片，即即若若則則設(shè)設(shè)第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 2、接橋方式、接橋方式由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定由電阻值參與變化的橋臂數(shù)決定 （3）全橋方式）全橋方式四個(gè)橋臂的電阻值參與變化四個(gè)橋臂的電阻值參與變化 gygySUUSRRRRRRRRUURRRRRRRRRRRRURRRRRRURRRRRRRR0043210000000000434211042031,，則則為為應(yīng)應(yīng)變變片片，即即若若則則設(shè)設(shè)第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二

7、、直流電橋 小結(jié)：小結(jié)：1 1、直流電橋的優(yōu)點(diǎn)：、直流電橋的優(yōu)點(diǎn)：采用穩(wěn)定性高的直流電源作激勵(lì)電源時(shí)，電橋的輸出是采用穩(wěn)定性高的直流電源作激勵(lì)電源時(shí)，電橋的輸出是直流量，可用直流儀表測(cè)量，精度高。直流量，可用直流儀表測(cè)量，精度高。2 2、直流電橋的缺點(diǎn)：當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定，或環(huán)境溫度變、直流電橋的缺點(diǎn)：當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定，或環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起電橋輸出的變化，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。即易化時(shí)，會(huì)引起電橋輸出的變化，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。即易引入人工頻干擾，易受零漂和接地電位的影響。引入人工頻干擾，易受零漂和接地電位的影響。結(jié)論：直流電橋適合于靜態(tài)量的測(cè)量。結(jié)論：直流電橋適合于靜態(tài)量的測(cè)量。平衡電橋設(shè)被測(cè)量

8、等于零時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，設(shè)被測(cè)量等于零時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，此時(shí)指示儀表此時(shí)指示儀表G及可調(diào)電位器及可調(diào)電位器H指零。指零。當(dāng)某一橋臂隨被測(cè)量變化時(shí)，電橋失去當(dāng)某一橋臂隨被測(cè)量變化時(shí)，電橋失去平衡，調(diào)節(jié)電位器平衡，調(diào)節(jié)電位器H，改變電阻，改變電阻R5觸電觸電位置，可使電橋重新平衡，電表位置，可使電橋重新平衡，電表G指針指針回零。回零。電位器電位器H上的標(biāo)度與橋臂電阻值的變化上的標(biāo)度與橋臂電阻值的變化成比例，故成比例，故H的指示值可以直接表達(dá)被的指示值可以直接表達(dá)被測(cè)量的數(shù)值。測(cè)量的數(shù)值。第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋二、直流電橋二、直流電橋 第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電

9、橋三、交流電橋三、交流電橋 交流電橋的供橋電源是交流電橋的供橋電源是交流電壓交流電壓，可以適用于，可以適用于電阻電阻R R、電感、電感L L和電容和電容C C變化的轉(zhuǎn)換。變化的轉(zhuǎn)換。 1 1、平衡條件、平衡條件 設(shè)交流電橋四個(gè)橋臂的阻抗為設(shè)交流電橋四個(gè)橋臂的阻抗為Z Z1 1、Z Z2 2、Z Z3 3、Z Z4 4，與直流電橋，與直流電橋類(lèi)似，其平衡條件是：類(lèi)似，其平衡條件是： Z Z1 1Z Z3 3=Z=Z2 2Z Z4 4。 42314231 ZZZZ由由于于阻阻抗抗是是復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)，則則有有 由上式可知交流電橋平衡必須滿足兩個(gè)條件：由上式可知交流電橋平衡必須滿足兩個(gè)條件： （1）相對(duì)兩臂

10、阻抗之模的乘積應(yīng)相等；）相對(duì)兩臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等； （2）相對(duì)兩臂阻抗角的和也必須相等。）相對(duì)兩臂阻抗角的和也必須相等。 注：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，=0； 電感性阻抗，0；電容性阻抗，0。第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋三、交流電橋三、交流電橋 1 1、平衡條件、平衡條件 設(shè)由電阻和電容組成的交流電橋如下所示：設(shè)由電阻和電容組成的交流電橋如下所示： 1423423122411311CRCRRRRRCjRRCjRR可可得得兩兩個(gè)個(gè)平平衡衡條條件件：等等根根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)部部和和虛虛部部分分別別相相由由平平衡衡條條件件可可知知： 第第4 4章章 第

11、第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋三、交流電橋三、交流電橋 2 2、純電阻交流電橋、純電阻交流電橋 純電阻交流電橋的四個(gè)橋臂均為電阻。純電阻交流電橋的四個(gè)橋臂均為電阻。 在純電阻交流電橋中，由于在純電阻交流電橋中，由于 導(dǎo)線間存在分布電容，就相當(dāng)導(dǎo)線間存在分布電容，就相當(dāng)于在各個(gè)橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，所以純電阻交流電橋在平衡于在各個(gè)橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，所以純電阻交流電橋在平衡時(shí)，除了時(shí)，除了電阻電阻平衡外，還須有平衡外，還須有電容電容平衡。平衡。 電容傳感器電容傳感器 電感傳感器電感傳感器 電阻傳感器電阻傳感器rcZcLrZLRCZR第第4 4章章 第第1 1節(jié)節(jié) 電橋電橋第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié)

12、 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)一、概述一、概述 在測(cè)控系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？在測(cè)控系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)制？ 在測(cè)控系統(tǒng)中，進(jìn)入測(cè)控電路的除了傳感器輸出的在測(cè)控系統(tǒng)中，進(jìn)入測(cè)控電路的除了傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號(hào)測(cè)量信號(hào)外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出一般又很微弱，將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出來(lái)是測(cè)控電路的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號(hào)與噪來(lái)是測(cè)控電路的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了便于區(qū)別信號(hào)與噪聲，往往給測(cè)量信號(hào)賦予一定特征，這就是調(diào)制的主要聲，往往給測(cè)量信號(hào)賦予一定特征，這就是調(diào)制的主要功用。功用。目的：

13、解決微弱緩變信號(hào)的傳輸問(wèn)題解決微弱緩變信號(hào)的傳輸問(wèn)題第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)一、概述一、概述 1 1、定義、定義 調(diào)制調(diào)制：利用：利用調(diào)制（控制）信號(hào)（低頻信號(hào)）調(diào)制（控制）信號(hào)（低頻信號(hào)）使使載載波（高頻振蕩信號(hào)）波（高頻振蕩信號(hào)）的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）發(fā)生變化的過(guò)程稱為調(diào)制。載波一般是高頻穩(wěn)定的交發(fā)生變化的過(guò)程稱為調(diào)制。載波一般是高頻穩(wěn)定的交變信號(hào)。變信號(hào)。 經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱為經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)制波已調(diào)制波。 解調(diào)解調(diào)：從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制（控制）信號(hào)的：從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制（控制）信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)。過(guò)程稱為解調(diào)。

14、 2、調(diào)制方式、調(diào)制方式 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為：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)幅（AM）：載波幅值隨調(diào)制信號(hào)變化。：載波幅值隨調(diào)制信號(hào)變化。 調(diào)頻（調(diào)頻（FM）：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化。：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化。 調(diào)相（調(diào)相（PM）：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化。：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化。第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 1 1、原理、原理 調(diào)幅是在時(shí)域?qū)⒁粋€(gè)高頻簡(jiǎn)諧信號(hào)（載波）與測(cè)試信號(hào)（調(diào)調(diào)幅是在時(shí)域?qū)⒁粋€(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，使載波信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。制信號(hào)）相乘，使載

15、波信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。而在頻域，則是將信號(hào)的頻譜搬移到載波的頻率處，相當(dāng)于頻而在頻域，則是將信號(hào)的頻譜搬移到載波的頻率處，相當(dāng)于頻譜的譜的“搬移搬移”過(guò)程。過(guò)程。 數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示：數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示： 時(shí)域：時(shí)域： 頻域：頻域： )(21)(21)()(21)()(21)()(21)()(2cos)()()()(0000000ffXffXfffXfffXfffffXfXtftxtztxtxmm若以高頻余若以高頻余弦信號(hào)作載弦信號(hào)作載波，把信號(hào)波，把信號(hào)x(t)x(t)和載波和載波信號(hào)相乘，信號(hào)相乘，其結(jié)果就相其結(jié)果就相當(dāng)于把原信當(dāng)于把原信號(hào)的頻譜圖號(hào)的頻譜圖形由原點(diǎn)平形由原點(diǎn)

16、平移至載波頻移至載波頻率率 處，且處，且幅值減半。幅值減半。則：則：第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 1 1、原理、原理 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：載波頻率小于調(diào)制信號(hào)最高頻率會(huì)出現(xiàn)什么情況？載波頻率小于調(diào)制信號(hào)最高頻率會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 重疊失真重疊失真：當(dāng)載波頻率較低時(shí)，信號(hào)在中間部分的頻帶會(huì)：當(dāng)載波頻率較低時(shí)，信號(hào)在中間部分的頻帶會(huì)相互重疊，這類(lèi)似于采樣頻率較低時(shí)所發(fā)生的頻率相互重疊，這類(lèi)似于采樣頻率較低時(shí)所發(fā)生的頻率混疊效應(yīng)混疊效應(yīng)。因此，因此，調(diào)幅時(shí)要求載波頻率必須大于調(diào)制信號(hào)中的最高頻率調(diào)幅時(shí)要求載波頻率必須大于調(diào)制信號(hào)中的最高頻率。實(shí)際應(yīng)用中，

17、往往選擇載波頻率至少數(shù)倍甚至數(shù)十倍于信號(hào)中實(shí)際應(yīng)用中，往往選擇載波頻率至少數(shù)倍甚至數(shù)十倍于信號(hào)中的最高頻率。的最高頻率。 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 （1 1）同步解調(diào)）同步解調(diào) 若把調(diào)幅波再次與載波信號(hào)相乘，則將再次若把調(diào)幅波再次與載波信號(hào)相乘，則將再次 “搬移搬移”，即，即: : 時(shí)域：時(shí)域： 頻域：頻域：)2(41)2(41)(21)()(21)()(21)()(21)()()(4cos)(21)(212cos2cos)()()(00000000000ffXffXfXffffffXffXfffffXfZ

18、fXtftxtxtftftxtztxmmm 若用一個(gè)低通濾波器濾除中心頻率中的高頻成分，那末將若用一個(gè)低通濾波器濾除中心頻率中的高頻成分，那末將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜（只是其幅值減少了一半，這可用放大可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜（只是其幅值減少了一半，這可用放大處理來(lái)補(bǔ)償），這一過(guò)程稱為處理來(lái)補(bǔ)償），這一過(guò)程稱為同步解調(diào)同步解調(diào)?！巴酵健敝附庹{(diào)時(shí)所指解調(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。 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 （1 1）同步解調(diào)）同步解調(diào)圖形表示

19、圖形表示第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 （2 2）包絡(luò)檢波）包絡(luò)檢波 將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量，使偏置后的信將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量，使偏置后的信號(hào)都具有正電壓，然后對(duì)其調(diào)幅，其調(diào)幅波的包絡(luò)線具有原信號(hào)都具有正電壓，然后對(duì)其調(diào)幅，其調(diào)幅波的包絡(luò)線具有原信號(hào)形狀，這時(shí)可采用整流、濾波（或稱號(hào)形狀，這時(shí)可采用整流、濾波（或稱整流檢波整流檢波）的方法，就）的方法，就可以恢復(fù)原信號(hào)，這種解調(diào)方法稱為可以恢復(fù)原信號(hào)，這種解調(diào)方法稱為包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波。 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與

20、解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 （3 3）相敏檢波）相敏檢波 相敏檢波的原理與同步解調(diào)相似，也是將調(diào)制信號(hào)直接與相敏檢波的原理與同步解調(diào)相似，也是將調(diào)制信號(hào)直接與載波信號(hào)相乘。這種調(diào)幅波具有極性變化，即在信號(hào)過(guò)零線時(shí)，載波信號(hào)相乘。這種調(diào)幅波具有極性變化，即在信號(hào)過(guò)零線時(shí)，其幅值發(fā)生由正到負(fù)（或由負(fù)到正）的突然變化，此時(shí)調(diào)幅波其幅值發(fā)生由正到負(fù)（或由負(fù)到正）的突然變化，此時(shí)調(diào)幅波的相位（相對(duì)于載波）也相應(yīng)地發(fā)生的相位（相對(duì)于載波）也相應(yīng)地發(fā)生180180的相位變化。在解調(diào)的相位變化。在解調(diào)電路中利用二極管的單向?qū)ㄐ?，即可恢?fù)出原信號(hào)的幅值和電路中利用二極管的

21、單向?qū)ㄐ?，即可恢?fù)出原信號(hào)的幅值和極性，此種解調(diào)方法稱為極性，此種解調(diào)方法稱為相敏檢波相敏檢波。 相對(duì)于整流檢波而言，采用相敏檢波時(shí)，對(duì)原信號(hào)可不必相對(duì)于整流檢波而言，采用相敏檢波時(shí)，對(duì)原信號(hào)可不必再加偏置電壓。再加偏置電壓。 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào)二、調(diào)幅及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 （3 3）相敏檢波）相敏檢波原理圖原理圖工作原理：調(diào)幅波與載波y(t)同相（原信號(hào)x(t)為正）載波電壓為正 或 載波電壓為負(fù)輸出電壓均為正調(diào)幅波與載波y(t)異相（原信號(hào)x(t)為負(fù)）載波電壓為正 或 載波電壓為負(fù)輸出電壓均為負(fù)fu第第4 4章章 第第2

22、 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 1 1、原理、原理 調(diào)頻是利用信號(hào)的幅值控制一個(gè)振蕩器，振蕩器輸出的是調(diào)頻是利用信號(hào)的幅值控制一個(gè)振蕩器，振蕩器輸出的是等幅波，但其頻率偏移量與信號(hào)幅值成正比，或者說(shuō)，調(diào)頻波等幅波，但其頻率偏移量與信號(hào)幅值成正比，或者說(shuō)，調(diào)頻波是一種隨信號(hào)幅值而變化的疏密度（頻率）不同的等幅波。是一種隨信號(hào)幅值而變化的疏密度（頻率）不同的等幅波。信號(hào)的幅值成正比。信號(hào)的幅值成正比。頻率偏移量，與調(diào)制頻率偏移量，與調(diào)制心頻率；心頻率；載波頻率，或稱為中載波頻率，或稱為中式中，式中，示為：示為：調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率可表調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率可表fffff 00

23、 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 1 1、原理、原理常用的調(diào)頻方法常用的調(diào)頻方法 （1 1）直接調(diào)頻電路）直接調(diào)頻電路 把被測(cè)量的變化直接轉(zhuǎn)換為振蕩頻率的變化把被測(cè)量的變化直接轉(zhuǎn)換為振蕩頻率的變化稱為直接調(diào)頻式測(cè)量電路，其輸出是等幅波。稱為直接調(diào)頻式測(cè)量電路，其輸出是等幅波。 以電容或電感原理工作的傳感器，在被測(cè)量小以電容或電感原理工作的傳感器，在被測(cè)量小范圍變化時(shí)，電容或電感也隨之有近似的線性變范圍變化時(shí)，電容或電感也隨之有近似的線性變化關(guān)系，那么可由電容、電感做成振蕩器，把其化關(guān)系，那么可由電容、電感做成振蕩器，把其中一個(gè)參數(shù)與被測(cè)量聯(lián)

24、系，比如以電容做調(diào)諧參中一個(gè)參數(shù)與被測(cè)量聯(lián)系，比如以電容做調(diào)諧參數(shù)：數(shù)：第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 1 1、原理、原理常用的調(diào)頻方法常用的調(diào)頻方法 （1 1）直接調(diào)頻電路）直接調(diào)頻電路 對(duì)一個(gè)自激振蕩電路，其諧振頻率與調(diào)諧參數(shù)（電容或電對(duì)一個(gè)自激振蕩電路，其諧振頻率與調(diào)諧參數(shù)（電容或電感）有關(guān)，即：感）有關(guān)，即： 000000021221CCffffCCffCfCCLCf 變化時(shí)，則：變化時(shí)，則：當(dāng)電容有當(dāng)電容有，時(shí)諧振頻率為時(shí)諧振頻率為設(shè)設(shè)若以電容為調(diào)諧參數(shù)，若以電容為調(diào)諧參數(shù)， 由上式可知，這種電路可將被測(cè)量的變化直接轉(zhuǎn)化為振蕩由上

25、式可知，這種電路可將被測(cè)量的變化直接轉(zhuǎn)化為振蕩頻率的變化，因此稱為頻率的變化，因此稱為直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路，其輸出也是等幅波。，其輸出也是等幅波。第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 1 1、原理、原理常用的調(diào)頻方法常用的調(diào)頻方法 （2 2）壓控振蕩器）壓控振蕩器 用調(diào)制信號(hào)的幅值來(lái)控制其振蕩頻率，利用其振蕩用調(diào)制信號(hào)的幅值來(lái)控制其振蕩頻率，利用其振蕩頻率與控制電壓成線性變化的特性，改變壓控振蕩器的輸頻率與控制電壓成線性變化的特性，改變壓控振蕩器的輸出頻出頻率，從而達(dá)到頻率調(diào)制的目的。率，從而達(dá)到頻率調(diào)制的目的。 壓控振蕩電路有多種形式，現(xiàn)在

26、已有集成化的壓控振壓控振蕩電路有多種形式，現(xiàn)在已有集成化的壓控振蕩器芯片出售，振蕩器的中心頻率和頻率范圍由生產(chǎn)廠家蕩器芯片出售，振蕩器的中心頻率和頻率范圍由生產(chǎn)廠家預(yù)置，頻率范圍與控制電壓相對(duì)應(yīng)。預(yù)置，頻率范圍與控制電壓相對(duì)應(yīng)。第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 2 2、解調(diào)方法、解調(diào)方法 對(duì)調(diào)頻波進(jìn)行解調(diào)又稱為對(duì)調(diào)頻波進(jìn)行解調(diào)又稱為鑒頻鑒頻，就是將信號(hào)的頻率變化再，就是將信號(hào)的頻率變化再變換為電壓幅值的變化。鑒頻的方法也有許多，常用的是變壓變換為電壓幅值的變化。鑒頻的方法也有許多，常用的是變壓器耦合的諧振回路法，其主要包括兩大部分：器耦合的諧

27、振回路法，其主要包括兩大部分：（1 1）頻率）頻率電電壓線性變換部分（壓線性變換部分（2 2）幅值檢波部分）幅值檢波部分 似線性關(guān)系。似線性關(guān)系。變化的信息，且保持近變化的信息，且保持近值檢波就能獲得被測(cè)量值檢波就能獲得被測(cè)量進(jìn)行幅進(jìn)行幅性的關(guān)系，則將性的關(guān)系，則將測(cè)量的變化保持近似線測(cè)量的變化保持近似線若調(diào)頻波的頻率又與被若調(diào)頻波的頻率又與被，的頻率而近似線性變化的頻率而近似線性變化隨調(diào)頻波隨調(diào)頻波幅值幅值由輸出特性可以看出，由輸出特性可以看出，afauuu優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。 調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所要求帶寬的所要求帶寬

28、的2020倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，因?yàn)轭l率調(diào)制是一種非線性調(diào)制。雜，因?yàn)轭l率調(diào)制是一種非線性調(diào)制。 因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)所攜帶的信息包含在頻率變化因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)所攜帶的信息包含在頻率變化之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主要表現(xiàn)在振幅之中要表現(xiàn)在振幅之中 缺點(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜缺點(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào)三、調(diào)頻及其解調(diào) 第第4 4章章 第第2 2節(jié)節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)四、調(diào)頻及其解調(diào)應(yīng)用四、調(diào)頻及其解調(diào)應(yīng)用調(diào)幅和調(diào)頻應(yīng)用非常廣泛：調(diào)幅和調(diào)頻應(yīng)用非常廣泛：

29、 1 1、收音機(jī)用調(diào)幅波和調(diào)頻波來(lái)遠(yuǎn)距離傳送節(jié)目信號(hào)；、收音機(jī)用調(diào)幅波和調(diào)頻波來(lái)遠(yuǎn)距離傳送節(jié)目信號(hào)； 2 2、應(yīng)用于工程遙測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的遠(yuǎn)距離測(cè)量，以、應(yīng)用于工程遙測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的遠(yuǎn)距離測(cè)量，以各種現(xiàn)代通信方式進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收。各種現(xiàn)代通信方式進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器 濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利分通過(guò)，而極大地衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲濾除干擾噪聲

30、或進(jìn)行或進(jìn)行頻譜頻譜分析分析。 廣義地講，任何一種信息傳輸?shù)耐ǖ溃劫|(zhì)）都可視廣義地講，任何一種信息傳輸?shù)耐ǖ溃劫|(zhì)）都可視為是一種濾波器。因?yàn)?，任何裝置的響應(yīng)特性都是激勵(lì)頻為是一種濾波器。因?yàn)?，任何裝置的響應(yīng)特性都是激勵(lì)頻率的函數(shù)，都可用頻域函數(shù)描述其傳輸特性。因此，構(gòu)成率的函數(shù)，都可用頻域函數(shù)描述其傳輸特性。因此，構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，諸如機(jī)械系統(tǒng)、電氣網(wǎng)絡(luò)、儀測(cè)試系統(tǒng)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，諸如機(jī)械系統(tǒng)、電氣網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表甚至連接導(dǎo)線等等，都將在一定頻率范圍內(nèi)，按其器儀表甚至連接導(dǎo)線等等，都將在一定頻率范圍內(nèi)，按其頻域特性，對(duì)所通過(guò)的信號(hào)進(jìn)行變換與處理。頻域特性，對(duì)所通過(guò)的信號(hào)進(jìn)行變換與處

31、理。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器一、濾波器的分類(lèi)一、濾波器的分類(lèi) 根據(jù)濾波器的選頻作用，可將濾波器分為以下四類(lèi)：根據(jù)濾波器的選頻作用，可將濾波器分為以下四類(lèi)： （1 1） 低通濾波器低通濾波器 從從0 0f f2 2頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于f f2 2的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而高于的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而高于f f2 2的頻率成分受到極大的頻率成分受到極大地衰減。地衰減。 （2 2） 高通濾波器高通濾波器 與低通濾波相反，從頻率與低通濾波相反，從頻率f f1 1，其幅頻特性平直。它使信，其幅頻特性平直。

32、它使信號(hào)中高于號(hào)中高于f f1 1的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而低于的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而低于f f1 1的頻率成的頻率成分將受到極大地衰減。分將受到極大地衰減。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器一、濾波器的分類(lèi)一、濾波器的分類(lèi) （3 3） 帶通濾波器帶通濾波器 它的通頻帶在它的通頻帶在f f1 1f f2 2之間。它使信號(hào)中高于之間。它使信號(hào)中高于f f1 1而低于而低于f f2 2的頻的頻率成分可以不受衰減地通過(guò)，而其它成分受到衰減。率成分可以不受衰減地通過(guò)，而其它成分受到衰減。 （4 4） 帶阻濾波器帶阻濾波器 與帶通濾波相反，阻頻帶在頻率與帶通濾波相反，阻頻帶在

33、頻率f f1 1f f2 2之間。它使信號(hào)中高之間。它使信號(hào)中高于于f f1 1而低于而低于f f2 2的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的信號(hào)幾乎不的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的信號(hào)幾乎不受衰減地通過(guò)。受衰減地通過(guò)。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器一、濾波器的分類(lèi)一、濾波器的分類(lèi) 低通濾波器和高通濾波器是濾波器兩種最基本的形式，其它低通濾波器和高通濾波器是濾波器兩種最基本的形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類(lèi)型的濾波器。例如：的濾波器都可以分解為這兩種類(lèi)型的濾波器。例如：低通濾波器低通濾波器與高通濾波器的串聯(lián)為帶通濾波器，低通濾波器與高通濾波器的與高通濾波器的串聯(lián)為帶通濾波

34、器，低通濾波器與高通濾波器的并聯(lián)為帶阻濾波器。并聯(lián)為帶阻濾波器。 帶通濾波器帶通濾波器低通與高通濾波器的串聯(lián)低通與高通濾波器的串聯(lián)帶阻濾波器帶阻濾波器低通與高通濾波器的并聯(lián)低通與高通濾波器的并聯(lián) RC諧振濾波器按構(gòu)成元件類(lèi)型分 LC諧振濾波器 晶體諧振濾波器按構(gòu)成電路性質(zhì)分 有源濾波器 無(wú)源濾波器按所處理的信號(hào)信號(hào)分 模擬濾波器 數(shù)字濾波器第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器一、濾波器的分類(lèi)一、濾波器的分類(lèi) 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器二、理想濾波器二、理想濾波器 理想濾波器是指能使通頻帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，理想濾波器是指能使通頻帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，阻

35、帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。也就是說(shuō)，理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為常顯的分界線。也就是說(shuō)，理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)，相頻特性的斜率為常值；在通帶外的幅頻特性應(yīng)為零。數(shù)，相頻特性的斜率為常值；在通帶外的幅頻特性應(yīng)為零。理想低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)及圖形為：理想低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)及圖形為： ,2)()()(00)2(00ccftjfffftfAfAeAfH 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器二、理想濾波器二、理想濾波器 分析上式所表示的頻率特性可知，該濾波器在時(shí)域內(nèi)的脈沖分

36、析上式所表示的頻率特性可知，該濾波器在時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)響應(yīng)函數(shù)h(t)h(t)為為sincsinc函數(shù)，圖形如下圖所示。脈沖響應(yīng)的波形沿函數(shù)，圖形如下圖所示。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，在單位脈沖輸入濾波橫坐標(biāo)左、右無(wú)限延伸，從圖中可以看出，在單位脈沖輸入濾波器之前，即在器之前，即在t t0 0時(shí)，濾波器就已經(jīng)有響應(yīng)了。時(shí)，濾波器就已經(jīng)有響應(yīng)了。顯然，這是一種顯然，這是一種非因果關(guān)系，在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。非因果關(guān)系，在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。 由此知在截止頻率處呈現(xiàn)直角由此知在截止頻率處呈現(xiàn)直角銳變的幅頻特性，或者說(shuō)在頻域內(nèi)銳變的幅頻特性，或者說(shuō)在頻域內(nèi)用矩形窗函數(shù)

37、描述的理想濾波器是用矩形窗函數(shù)描述的理想濾波器是不可能存在的。實(shí)際濾波器的頻域不可能存在的。實(shí)際濾波器的頻域圖形不會(huì)在某個(gè)頻率上完全截止，圖形不會(huì)在某個(gè)頻率上完全截止，而會(huì)逐漸衰減并延伸到而會(huì)逐漸衰減并延伸到。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器三、實(shí)際濾波器三、實(shí)際濾波器 理想濾波器是不存在的，在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中，通理想濾波器是不存在的，在實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中，通帶和阻帶之間應(yīng)沒(méi)有嚴(yán)格的界限。在通帶和阻帶之間存在一個(gè)過(guò)帶和阻帶之間應(yīng)沒(méi)有嚴(yán)格的界限。在通帶和阻帶之間存在一個(gè)過(guò)渡帶。在過(guò)渡帶內(nèi)的頻率成分不會(huì)被完全抑制，只會(huì)受到不同程渡帶。在過(guò)渡帶內(nèi)的頻率成分不會(huì)被完全抑制，

38、只會(huì)受到不同程度的衰減。所以，當(dāng)一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)實(shí)際濾波器時(shí)，其度的衰減。所以，當(dāng)一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)實(shí)際濾波器時(shí)，其帶寬帶寬B B與響應(yīng)與響應(yīng)建立時(shí)間建立時(shí)間T T之間存在一個(gè)反比關(guān)系之間存在一個(gè)反比關(guān)系，即：，即： B BT T= =常數(shù)常數(shù) 帶寬標(biāo)志著濾波器的分辨力，帶寬越窄，分辨力越高，但由帶寬標(biāo)志著濾波器的分辨力，帶寬越窄，分辨力越高，但由上式可知濾波器達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，反之，若想獲得較上式可知濾波器達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，反之，若想獲得較快的輸出，就要選擇帶寬較大的濾波器，但由此會(huì)導(dǎo)致濾波的精快的輸出，就要選擇帶寬較大的濾波器，但由此會(huì)導(dǎo)致濾波的精度下降。實(shí)際使用時(shí)，要綜合考慮這兩個(gè)

39、因素。度下降。實(shí)際使用時(shí)，要綜合考慮這兩個(gè)因素。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器三、實(shí)際濾波器三、實(shí)際濾波器 1 1、實(shí)際濾波器、實(shí)際濾波器 實(shí)際濾波器描述的主要參數(shù)有實(shí)際濾波器描述的主要參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、品質(zhì)因紋波幅度、截止頻率、品質(zhì)因數(shù)數(shù)等。下圖是一個(gè)典型的實(shí)際帶通濾波器：等。下圖是一個(gè)典型的實(shí)際帶通濾波器： 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q Q：對(duì)于帶通濾波器，通常把中心頻率對(duì)于帶通濾波器，通常把中心頻率f f0 0和帶寬和帶寬B B之比稱之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)，其值越大，則相對(duì)帶寬越小，表明濾波器為濾波器的品質(zhì)因數(shù)，其值越大，則相對(duì)帶寬越小，表明濾波器頻率分辨力越高（選擇性越

40、好）。頻率分辨力越高（選擇性越好）。 截止頻率截止頻率： 是頻率特性是頻率特性值等于值等于 時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)頻率點(diǎn)。2/0A紋波幅度紋波幅度 ：通帶中幅頻通帶中幅頻特性值的起特性值的起伏變化值。伏變化值。 倍頻程選擇性倍頻程選擇性：從阻帶到通帶或從阻帶到通帶或從通帶到阻帶，從通帶到阻帶，實(shí)際濾波器有一實(shí)際濾波器有一個(gè)過(guò)渡帶，過(guò)渡個(gè)過(guò)渡帶，過(guò)渡帶的曲線傾斜度帶的曲線傾斜度代表著幅頻特性代表著幅頻特性衰減的快慢程度。衰減的快慢程度。第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器三、實(shí)際濾波器三、實(shí)際濾波器 2 2、RCRC調(diào)諧式濾波器調(diào)諧式濾波器 在測(cè)試系統(tǒng)中，信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高，因此常

41、用在測(cè)試系統(tǒng)中，信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高，因此常用RCRC濾波器。濾波器。RCRC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)的阻容元件易得，所以在工程測(cè)試的領(lǐng)域中經(jīng)常用到。標(biāo)準(zhǔn)的阻容元件易得，所以在工程測(cè)試的領(lǐng)域中經(jīng)常用到。 (1)(1)一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 RCRC低通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：低通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示： 頻率。值決定著濾波器的截止此時(shí)表明，截止頻率由RCRCffARCfjfHc212121)(211)(2第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器三、實(shí)際濾

42、波器三、實(shí)際濾波器 2 2、RCRC調(diào)諧式濾波器調(diào)諧式濾波器 (2)(2)一階一階RCRC高通濾波器高通濾波器 RCRC高通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：高通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示： 頻率。值決定著濾波器的截止此時(shí)表明，截止頻率RCRCffARCfjfjfHc212121)(212)(1第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器三、實(shí)際濾波器三、實(shí)際濾波器 2 2、RCRC調(diào)諧式濾波器調(diào)諧式濾波器 (3) RC(3) RC帶通濾波器帶通濾波器 RCRC帶通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示：帶通濾波器的電路及其幅頻、相頻特性如下圖所示： 寬的帶通濾波器。的

43、上、下截止頻率和帶的值，就可以得到不同和分別調(diào)節(jié)，上截止頻率帶通濾波器下截止頻率21222211112221112112121212121211212)()()(CRfCRfCRCRfjfjfjfHfHfHcc第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器四、常用濾波器四、常用濾波器 頻譜分析：頻譜分析：將信號(hào)通過(guò)中心頻率不同的多個(gè)帶通濾波器，則將信號(hào)通過(guò)中心頻率不同的多個(gè)帶通濾波器，則各個(gè)濾波器的輸出就反映了信號(hào)中在該通帶頻率范圍內(nèi)的量值，各個(gè)濾波器的輸出就反映了信號(hào)中在該通帶頻率范圍內(nèi)的量值，此過(guò)程稱為此過(guò)程稱為信號(hào)的頻譜分析信號(hào)的頻譜分析，由此分析，也可摘取信號(hào)中某些特，由此分析，也可摘取

44、信號(hào)中某些特殊的頻率成分。殊的頻率成分。 頻譜分析時(shí)帶通濾波頻譜分析時(shí)帶通濾波器的使用方法：器的使用方法： （1 1）采用中心頻率）采用中心頻率可調(diào)的帶通濾波器?？烧{(diào)的帶通濾波器。 （2 2）采用一組各自）采用一組各自中心頻率固定、但又按一中心頻率固定、但又按一定規(guī)律相隔的濾波器組。定規(guī)律相隔的濾波器組。第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器四、常用濾波器四、常用濾波器 用于頻譜分析裝置中的濾波器組，根據(jù)帶通濾波器中心頻率與用于頻譜分析裝置中的濾波器組，根據(jù)帶通濾波器中心頻率與帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，可分為兩種：帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，可分為兩種： 1 1、 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 中心頻

45、率與帶寬的比值（品質(zhì)因數(shù)）是不變的，稱為恒帶寬中心頻率與帶寬的比值（品質(zhì)因數(shù)）是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器比帶通濾波器，優(yōu)點(diǎn)是用較少的帶通濾波器個(gè)數(shù)就可以覆蓋較大，優(yōu)點(diǎn)是用較少的帶通濾波器個(gè)數(shù)就可以覆蓋較大的頻率范圍，缺點(diǎn)是中心頻率越高，帶寬也越寬，高頻濾波性能的頻率范圍，缺點(diǎn)是中心頻率越高，帶寬也越寬，高頻濾波性能下降。下降。 第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器四、常用濾波器四、常用濾波器 1 1、 恒帶寬比濾波器恒帶寬比濾波器 恒帶寬比帶通濾波器為使各個(gè)帶通濾波器組合起來(lái)后能覆蓋恒帶寬比帶通濾波器為使各個(gè)帶通濾波器組合起來(lái)后能覆蓋整個(gè)要分析的信號(hào)頻率范圍，其帶通濾波器組的中心

46、頻率是倍頻整個(gè)要分析的信號(hào)頻率范圍，其帶通濾波器組的中心頻率是倍頻程關(guān)系，同時(shí)帶寬是鄰接式的，通常的做法是使前一個(gè)濾波器的程關(guān)系，同時(shí)帶寬是鄰接式的，通常的做法是使前一個(gè)濾波器的上截止頻率與后一個(gè)濾波器的下截止頻率相一致，如下圖所示。上截止頻率與后一個(gè)濾波器的下截止頻率相一致，如下圖所示。這樣的一組濾波器將覆蓋整個(gè)頻率范圍，稱之為這樣的一組濾波器將覆蓋整個(gè)頻率范圍，稱之為“鄰接式鄰接式”的。的。第第4 4章章 第第3 3節(jié)節(jié) 濾波器濾波器四、常用濾波器四、常用濾波器 2 2、 恒帶寬濾波器恒帶寬濾波器 帶寬帶寬B B不隨中心頻率而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器不隨中心頻率而變化，稱為恒帶寬帶通濾波

47、器，其優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是不論帶通濾波器的中心頻率處在任何頻段上，帶寬都相同，即是不論帶通濾波器的中心頻率處在任何頻段上，帶寬都相同，即分辨率不隨頻率變化，缺點(diǎn)是在覆蓋頻率范圍相同的情況下，要分辨率不隨頻率變化，缺點(diǎn)是在覆蓋頻率范圍相同的情況下，要比恒帶寬比濾波器使用較多的帶通濾波器。比恒帶寬比濾波器使用較多的帶通濾波器。 第第4 4章章 第第4 4節(jié)節(jié) 信號(hào)的放大信號(hào)的放大一、測(cè)量放大電路的定義一、測(cè)量放大電路的定義 在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來(lái)放大傳感器輸出的微弱電壓、電流或電荷信號(hào)的放大電路稱為測(cè)量放大電路測(cè)量放大電路，亦稱儀用儀用放大電路放大電路。二、放大電路的基本要求二、放大電路的基本要求1、足

48、夠的放大倍數(shù)2、高輸入阻抗，低輸出阻抗3、高共模抑制能力，即輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配4、低溫漂、低噪聲、低失調(diào)電壓和電流第第4 4章章 第第4 4節(jié)節(jié) 信號(hào)的放大信號(hào)的放大三、基本放大電路的類(lèi)型三、基本放大電路的類(lèi)型 1、反相放大器 2、同相放大器 3、差分放大器uoR3uiR1R2-+N1Kf= uo / ui = R2 / R1特點(diǎn)：輸入阻抗低，容易對(duì)傳感器形成負(fù)載效應(yīng)uoR3uiR1R2-+N1Kf= uo / ui = 1+R2 / R1Zi 特點(diǎn)：輸入阻抗高，容易引入共模干擾R3uoR4ui2R1-+N1R2ui1Kf= uo / ui = 1+R2 / R1Zi 特點(diǎn)：不能

49、提供足夠的輸入阻抗和共模抑制比第第4 4章章 第第5 5節(jié)節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄一、顯示記錄裝置一、顯示記錄裝置 檢測(cè)人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)二、主要作用二、主要作用 了解被測(cè)量的大小或變化的過(guò)程，具體作用如下：1、測(cè)試人員通過(guò)顯示儀器觀察各路信號(hào)的大小或?qū)崟r(shí)波形；2及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，必要時(shí)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)做相應(yīng)調(diào)整3、記錄信號(hào)的重現(xiàn)4、對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理三、顯示裝置的分類(lèi)三、顯示裝置的分類(lèi) 模擬顯示 數(shù)字顯示 圖像顯示第第4 4章章 第第5 5節(jié)節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄一、顯示記錄裝置一、顯示記錄裝置 檢測(cè)人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的主

50、要環(huán)節(jié)二、主要作用二、主要作用 了解被測(cè)量的大小或變化的過(guò)程，具體作用如下：1、測(cè)試人員通過(guò)顯示儀器觀察各路信號(hào)的大小或?qū)崟r(shí)波形；2、及時(shí)掌握測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，必要時(shí)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)做相應(yīng)調(diào)整3、記錄信號(hào)的重現(xiàn)4、對(duì)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的分析和處理三、顯示裝置的分類(lèi)三、顯示裝置的分類(lèi) 模擬顯示 數(shù)字顯示 圖像顯示第第4 4章章 第第5 5節(jié)節(jié) 測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄測(cè)試信號(hào)的顯示與記錄四、顯示記錄裝置四、顯示記錄裝置 模擬式顯示是利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位置表示被測(cè)量的大小。其特點(diǎn)是讀數(shù)方便、直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，在檢測(cè)系統(tǒng)中一直被大量應(yīng)用； 數(shù)字式顯示則直接以十進(jìn)制數(shù)字形式來(lái)顯示讀數(shù)，實(shí)際上是專(zhuān)用的

51、數(shù)字電壓表，它可以附加打印機(jī)，打印記錄測(cè)量數(shù)值； 圖像顯示，將輸出信號(hào)送至記錄儀，從而描繪出被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線，作為檢測(cè)結(jié)果，供分析使用。第第4 4章章 第第4 4節(jié)節(jié) 信號(hào)的放大信號(hào)的放大五、信號(hào)的記錄五、信號(hào)的記錄 動(dòng)圈式磁電指示機(jī)構(gòu) 光線示波器 伺服式記錄儀 采用陰極射線管的信號(hào)顯示和記錄裝置 數(shù)字式波形存儲(chǔ)記錄儀 磁記錄器 磁帶記錄器 磁盤(pán)記錄器 數(shù)據(jù)采集儀器 計(jì)算機(jī)內(nèi)插A/D卡記錄在紙質(zhì)、磁帶等介質(zhì)上，缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)差、分辨率低、記錄長(zhǎng)度有限第第4 4章章 習(xí)習(xí) 題題一、填空題一、填空題1 1、直流電橋適用于、直流電橋適用于 參數(shù)變化的測(cè)量；參數(shù)變化的測(cè)量； 交流電橋適用于交流電

52、橋適用于 參數(shù)變化的測(cè)量。參數(shù)變化的測(cè)量。2 2、純電阻交流電橋除了、純電阻交流電橋除了 平衡，還要有平衡，還要有 平衡。平衡。3 3、調(diào)制方式因載波參數(shù)不同可分為、調(diào)制方式因載波參數(shù)不同可分為 、 和和 。4 4、調(diào)幅波的解調(diào)方法有、調(diào)幅波的解調(diào)方法有 、 和和 。5 5、調(diào)頻電路常用的有、調(diào)頻電路常用的有 和和 。6 6、調(diào)頻波的解調(diào)包括、調(diào)頻波的解調(diào)包括 和和 兩大部分。兩大部分。7 7、濾波器由選頻作用分為、濾波器由選頻作用分為 、 、 和和 四種。四種。8 8、常用的濾波器有、常用的濾波器有 和和 。 1 1、設(shè)有一電橋，、設(shè)有一電橋，R1是工作橋臂，是工作橋臂，R2，R3，R4是固定電是固定電阻，且阻，且R1=R2=R3= R4 。工作時(shí)。工作時(shí) ，若電橋的電源