信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成

13.1信號(hào)調(diào)理傳感器輸出電信號(hào)普通都比較微弱，功率較小。信號(hào)調(diào)理電路會(huì)將傳感器輸出轉(zhuǎn)換為電流、電壓和頻率等便于測(cè)量電信號(hào)，輸出功率最少要到達(dá)mV級(jí)。慣用信號(hào)調(diào)理電路有電橋電路、放大電路、調(diào)制與解調(diào)電路和濾波電路等。信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第1頁(yè)13.1.1電橋電橋作用是將傳感器輸出電阻、電容和電感等電參量改變轉(zhuǎn)換成為電壓或電流信號(hào)，在信號(hào)調(diào)理電路中應(yīng)用較為廣泛。電橋電路按照激勵(lì)電源類型能夠分為直流電橋和交流電橋兩種。1.直流電橋信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第2頁(yè)（1）工作原理直流電橋基本電路圖如圖13－1所表示，由四個(gè)橋臂電阻、、、和一個(gè)供橋電源組成，激勵(lì)源為直流電源，為負(fù)載電路內(nèi)阻（即后續(xù)電路電阻）。BD兩點(diǎn)之間電壓：（2）和差特征假如四個(gè)橋臂阻值相等，即，且都有改變量。因?yàn)?，忽略掉高階無(wú)窮小量，則式13-1化簡(jiǎn)為：信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第3頁(yè)（3）基本類型①半橋單臂②半橋雙臂③全橋信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第4頁(yè)2.交流電橋（1）工作原理信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第5頁(yè)（2）基本類型交流電橋能夠依據(jù)與直流電橋類似基本分類方式分為單臂交流電橋、半橋交流電橋和全橋交流電橋。

1）單臂交流電橋輸出電壓為：

2)半橋交流電橋輸出電壓為：3)全橋交流電橋輸出電壓為：信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第6頁(yè)3.電容電橋和電感電橋信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第7頁(yè)13.1.2放大1.基本應(yīng)用電路

（1）反相放大器（2）同相放大器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第8頁(yè)（3）差動(dòng)放大器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第9頁(yè)（4）交流放大器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第10頁(yè)2.測(cè)量放大器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第11頁(yè)3.增益調(diào)控測(cè)量放大器

信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第12頁(yè)4.隔離放大器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第13頁(yè)13.2信號(hào)顯示和統(tǒng)計(jì)依據(jù)輸入信號(hào)類型，信號(hào)顯示與統(tǒng)計(jì)裝置能夠分為模擬信號(hào)顯示統(tǒng)計(jì)裝置和數(shù)字信號(hào)顯示統(tǒng)計(jì)裝置。模擬信號(hào)顯示統(tǒng)計(jì)就是直接用指示儀表和統(tǒng)計(jì)儀表讀取或統(tǒng)計(jì)模擬電信號(hào)。數(shù)字信號(hào)顯示統(tǒng)計(jì)就是將模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，得到與其相對(duì)應(yīng)數(shù)字量，再送入數(shù)字顯示和統(tǒng)計(jì)裝置。信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第14頁(yè)13.2.1模擬信號(hào)顯示統(tǒng)計(jì)裝置1.動(dòng)圈式指示機(jī)構(gòu)當(dāng)被測(cè)電流通入可動(dòng)線圈4時(shí)，通電線圈因?yàn)橹糜诖艌?chǎng)中，所以會(huì)受到電磁力作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，帶動(dòng)指針6旋轉(zhuǎn)；伴隨偏轉(zhuǎn)角增大，游絲5產(chǎn)生一個(gè)逐步增大反作用力矩，當(dāng)反作用力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相等時(shí)，指針就停頓在平衡位置。此時(shí)，線圈偏轉(zhuǎn)角與流過線圈電流大小成正比。

信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第15頁(yè)2.筆錄儀

當(dāng)線圈通有被統(tǒng)計(jì)電流信號(hào)后，因受到電磁力矩作用而使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，統(tǒng)計(jì)筆移動(dòng)一個(gè)距離。游絲產(chǎn)生與轉(zhuǎn)角成正比彈性恢復(fù)力矩，與作為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩電磁力矩相平衡，所以統(tǒng)計(jì)筆移動(dòng)距離與出入電流大小成正比。統(tǒng)計(jì)紙作均勻走紙運(yùn)動(dòng)時(shí)，統(tǒng)計(jì)筆在統(tǒng)計(jì)紙上就繪出轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)波形。

信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第16頁(yè)3.光線示波器信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第17頁(yè)4.自動(dòng)平衡電壓統(tǒng)計(jì)儀信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第18頁(yè)13.2.2數(shù)字式顯示統(tǒng)計(jì)裝置1.LED信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第19頁(yè)2.磁盤磁盤基本存放原理是由寫入電路經(jīng)過磁頭將經(jīng)過編碼后“0”和“1”脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇呕娏?，使軟盤上生成對(duì)應(yīng)磁元，這么就能夠?qū)⑿畔⒔y(tǒng)計(jì)在軟盤上了。讀出數(shù)據(jù)時(shí)候，軟盤上磁元在磁頭上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，再經(jīng)讀寫電路還原出“0”和“1”數(shù)字信息，送到計(jì)算機(jī)中。

信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第20頁(yè)13.3常見干擾及其抑制13.3.1干擾起源依據(jù)干擾源不一樣，干擾能夠分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指設(shè)備內(nèi)部帶電微粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生噪聲，包含熱噪聲、散粒噪聲、低頻噪聲和接觸噪聲等。內(nèi)部干擾抑制主要靠改進(jìn)工藝和元器件質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。外部干擾是指系統(tǒng)外部因?yàn)槿藶榛颦h(huán)境干擾引發(fā)干擾，分為人為干擾和環(huán)境干擾。起源于自然界，比如天空雷電、宇宙輻射、太陽(yáng)黑子活動(dòng)干擾稱為環(huán)境干擾。環(huán)境干擾對(duì)光播、通信和導(dǎo)航等電子設(shè)備影響較大，而對(duì)普通工業(yè)電子設(shè)備（檢測(cè)）儀表影響不大。起源于系統(tǒng)外部其它電氣設(shè)備所產(chǎn)生電火花、機(jī)械干擾、熱干擾、化學(xué)干擾或各種電操作干擾，稱為人為干擾（或工業(yè)干擾）。人為干擾主要是放電噪聲干擾和電氣設(shè)備干擾。信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第21頁(yè)1.放電噪聲干擾2.電氣設(shè)備干擾13.3.2干擾傳輸路徑1.靜電感應(yīng)干擾2.電磁感應(yīng)干擾3.附加熱電勢(shì)和化學(xué)電勢(shì)4.振動(dòng)5.輻射電磁耦合干擾6.電源線干擾7.公共阻抗干擾8.泄漏電阻干擾信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第22頁(yè)13.3.3干擾作用方式1.串模干擾信號(hào)的調(diào)理和檢測(cè)系統(tǒng)的集成第23頁(yè)2.共模干擾共模干擾指干擾信號(hào)使兩個(gè)輸入端電位相對(duì)于某一公共端一起漲落3.軟件干擾在計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)中，軟件干擾主要表達(dá)在數(shù)據(jù)采集和處理過程中，主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理器是高速數(shù)字器件，所長(zhǎng)它運(yùn)算器、控制器及控制存放器易受電磁干擾，出現(xiàn)程序計(jì)數(shù)器PC值改變、數(shù)據(jù)采集誤差增大、控制狀態(tài)失靈、RAM數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生改變以及系統(tǒng)出現(xiàn)“死