22模拟信号调理.pptx

第二节第二节 模拟信号调理模拟信号调理 在一般测量系统中信号调理的任务在一般测量系统中信号调理的任务较复杂，除了实现非电信号向电信号的较复杂，除了实现非电信号向电信号的转换、小信号放大、滤波外，还有诸如转换、小信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，这些操作统称为差修正和量程切换等，这些操作统称为信号调理（信号调理（Signal Conditioning），相应），相应的执行电路统称为信号调理电路。的执行电路统称为信号调理电路。2传感传感器器前置放前置放大大低通低通陷波陷波高通高通至采集至采集电路电路图图 典型调理电路的组成框图典型调理电路的组成框图 3l 本节本节主要介绍主要介绍传感器的选用，运用传感器的选用，运用前置放大器的依据，信号调理通道的各前置放大器的依据，信号调理通道的各种常用的放大电路及其应用。种常用的放大电路及其应用。l 本节的本节的重点重点是使学生能学会根据实际是使学生能学会根据实际情况来选择合适的传感器，并能设计出情况来选择合适的传感器，并能设计出满足应用条件的信号条理电路。满足应用条件的信号条理电路。一、传感器的选用一、传感器的选用 传传感感器器是是信信号号输输人人通通道道的的第第一一道道环环节节，也也是是决决定定整整个个测测试试系系统统性性能能的的关关键键环环节节之之一一。要要正正确确选选用用传传感感器器，首首先先要要明明确确所所设设计计的的测测试试系系统统需需要要什什么么样样的的传传感感器器系系统统对对传传感感器器的的技技术术要要求求；其其次次是是要要了了解解现现有有传传感感器器厂厂家家有有哪哪些些可可供供选选择择的的传传感感器器，把把同同类类产产品品的的指指标标和和价价格格进进行行对对比比，从从中中挑挑选选合合乎乎要要求求的的性性能能价价格格比比最最高的传感器。高的传感器。(一一)对传感器的主要技术要求对传感器的主要技术要求1.具具有有将将被被测测量量转转换换为为后后续续电电路路可可用用电电量量的的功功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。2.转转换换精精度度符符合合整整个个测测试试系系统统根根据据总总精精度度要要求求而而分分配配给给传传感感器器的的精精度度指指标标，转转换换速速度度应应符符合合整整机要求。机要求。3.能能满满足足被被测测介介质质和和使使用用环环境境的的特特殊殊要要求求，如如耐耐高高温温、耐耐高高压压、防防腐腐、抗抗振振、防防爆爆、抗抗电电磁磁干干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。4.能满足用户对可靠性和可维护性的要求。能满足用户对可靠性和可维护性的要求。(二二)可供选用的传感器类型可供选用的传感器类型 对于一种被测量，常常有多种传感器可以对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，例如测量温度的传感器就有：热电偶、热测量，例如测量温度的传感器就有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体电阻、热敏电阻、半导体PN结、结、IC温度传感器、温度传感器、光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围、光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单等因素进行取舍，尽可本低、相配电路是否简单等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。能选择性能价格比高的传感器。1.大信号输出传感器大信号输出传感器:为了与为了与A/D输入要求相输入要求相适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门与与A/D相配套的大信号输出传感器。相配套的大信号输出传感器。传感器传感器传感器小信号放大信号修正与变换滤波A/DA/D微机微机I/U转换V/F光电耦合小电流小电压大电压大电流图图2.4 大信号输出传感器的使用大信号输出传感器的使用 2.数字式传感器：数字式传感器一般是数字式传感器：数字式传感器一般是采用频率敏感效应器件构成，也可以是采用频率敏感效应器件构成，也可以是由敏感参数由敏感参数R、L、C构成的振荡器，或构成的振荡器，或模拟电压输入经模拟电压输入经 V/F转换等，因此，数字转换等，因此，数字量传感器一般都是输出频率参量，具有量传感器一般都是输出频率参量，具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。离传送等优点。传感器放大整形光电隔离计算机传感器整形光电隔离计算机频率量输出开关量输出图图2.5 频率量及开关量输出传感器的使用频率量及开关量输出传感器的使用 3.集成传感器：集成传感器是将传感器集成传感器：集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。例如，将应与信号调理电路做成一体。例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。大等做成一体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输入通道的信采用集成传感器可以减轻输入通道的信号调理任务，简化通道结构。号调理任务，简化通道结构。4.光纤传感器：这种传感器其信号光纤传感器：这种传感器其信号拾取、拾取、变换、传输变换、传输都是通过都是通过光导纤维实现光导纤维实现的，的，避免了电路系统的电磁干扰。在信号输避免了电路系统的电磁干扰。在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。解决由现场通过传感器引入的干扰。二、运用前置放大器的依据二、运用前置放大器的依据 多多多多数数数数传传传传感感感感器器器器输输输输出出出出信信信信号号号号都都都都比比比比较较较较小小小小，必必必必须须须须选选选选用用用用前前前前置放大器进行放大。几个问题：置放大器进行放大。几个问题：置放大器进行放大。几个问题：置放大器进行放大。几个问题：u判判判判断断断断传传传传感感感感器器器器信信信信号号号号“大大大大”还还还还是是是是“小小小小”和和和和要要要要不不不不要要要要进进进进行行行行放大的依据又是什么？放大的依据又是什么？放大的依据又是什么？放大的依据又是什么？u 放放放放大大大大器器器器为为为为什什什什么么么么要要要要“前前前前置置置置”，即即即即设设设设置置置置在在在在调调调调理理理理电电电电路路路路的最前端？的最前端？的最前端？的最前端？u 该使用何种前置放大器？放大倍数应该多大？该使用何种前置放大器？放大倍数应该多大？该使用何种前置放大器？放大倍数应该多大？该使用何种前置放大器？放大倍数应该多大？13VIN前置放大器前置放大器K0后级电路后级电路KVISVIN0VOSVON图图3.7 前置放大器的作用前置放大器的作用 不加前置放大器不加前置放大器不加前置放大器不加前置放大器加前置放大器加前置放大器加前置放大器加前置放大器14是否放前置放大器的两种输入信号比较：是否放前置放大器的两种输入信号比较：是否放前置放大器的两种输入信号比较：是否放前置放大器的两种输入信号比较：15图图 两种调理电路的对比两种调理电路的对比 16 由于由于 K1,所以，所以，这就是，这就是说，说，调理电路中放大器设置在滤波器前调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。面有利于减少电路的等效输入噪声。信号调理通道中的常用放大器信号调理通道中的常用放大器 在智能仪器的信号调理通道中，针在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大电路的现场要求，目前使用较多的放大器有器有仪用放大器仪用放大器、程控增益放大器程控增益放大器以及以及隔离放大器隔离放大器等。等。(一一)仪用放大器仪用放大器 图图2.6 仪用放大器的基本结构仪用放大器的基本结构 仪仪用用放放大大器器上上下下对对称称，即即图图中中R1=R2，R4R6，R5R7。则放大器闭环增益为：。则放大器闭环增益为：假假设设R4=R5，即即第第二二级级运运算算放放大大器器增增益益为为1，则可以推出仪用放大器闭环增益为：，则可以推出仪用放大器闭环增益为：上式可知，上式可知，通过调节电阻通过调节电阻R RG G，可以很方便，可以很方便地改变仪用放大器的闭环增益。当采用集地改变仪用放大器的闭环增益。当采用集成仪用放大器时，成仪用放大器时，R RG G一般为外接电阻。一般为外接电阻。u特点特点：高输入阻抗，高共模抑制比高输入阻抗，高共模抑制比，高速度，宽频带，高稳定性，低输出高速度，宽频带，高稳定性，低输出阻抗等。阻抗等。u主要性能指标主要性能指标：在实际的设计过程在实际的设计过程中，可根据模拟信号调理通道的设计中，可根据模拟信号调理通道的设计要求，并结合仪用放大器的以下主要要求，并结合仪用放大器的以下主要性能指标确定具体的放大电路性能指标确定具体的放大电路 1.非线性度非线性度 它是指放大器实际输出输入关系曲线它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。与理想直线的偏差。当增益为当增益为1时，如果时，如果一个一个12位位A/D转换器有转换器有0.025%的非线性的非线性偏差，当增益为偏差，当增益为500时，非线性偏差可达时，非线性偏差可达0.1%，相当于把，相当于把12位位A/D转换器变成转换器变成10位以下转换器，故一定要选择非线性偏位以下转换器，故一定要选择非线性偏差小于差小于0.024%的仪用放大器。的仪用放大器。2.温漂温漂 温漂是指仪用放大器输出电压随温温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度度变化而变化的程度。通常仪用放大器。通常仪用放大器的输出电压会随温度的变化而发生的输出电压会随温度的变化而发生(150)V/变化，这与仪用放大器的增变化，这与仪用放大器的增益有关。益有关。3.建立时间建立时间 建建立立时时间间是是指指从从阶阶跃跃信信号号驱驱动动瞬瞬间间至至仪仪用用放放大大器器输输出出电电压压达达到到并并保保持持在在给给定定误误差差范围内所需的时间范围内所需的时间。4.恢复时间恢复时间 恢恢复复时时间间是是指指放放大大器器撤撤除除驱驱动动信信号号瞬瞬间间至至放放大大器器由由饱饱和和状状态态恢恢复复到到最最终终值值所所需需的的时时间间。显显然然，放放大大器器的的建建立立时时间间和和恢恢复复时时间间直接影响数据采集系统的采样速率。直接影响数据采集系统的采样速率。5.电源引起的失调电源引起的失调 电源引起的失调是电源引起的失调是指电源电压每变指电源电压每变化化1%，引起放大器的漂移电压值，引起放大器的漂移电压值。仪用。仪用放大器一般用作数据采集系统的前置放放大器一般用作数据采集系统的前置放大器，大器，对于共电源系统，该指标则是设对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之一。计系统稳压电源的主要依据之一。6.共模抑制比共模抑制比共共共共模模模模电电电电压压压压：当当放放大大器器两两个个输输入入端端具具有有等等量量电电压压变变化化值值UI时时，在在放放大大器器输输出出端端测测量量出出电电压压变变化化值值UCM，则共模抑制比，则共模抑制比CMRR可用下式计算：可用下式计算：CMRR也也是是放放大大器器增增益益的的函函数数，它它随随增增益益的的增增加加而而增增大大，这这是是因因为为测测量量放放大大器器具具有有一一个个不不放放大大共共模模的的前前端端结结构构，这这个个前前端端结结构构对对差差动动信信号号有有增增益益，对对共共模模信信号号没没有有增增益益。但但CMRR的的计计算算却却是是折折合合到到放放大大器器输输出出端端，这这样样就就使使CMRR随增益的增加而增大。随增益的增加而增大。(二二)程控增益放大器程控增益放大器(PGA)程控放大器是智能仪器的常用部件之程控放大器是智能仪器的常用部件之一，在许多实际应用中，特别是在通用测一，在许多实际应用中，特别是在通用测量仪器中，为了在整个测量范围内获取合量仪器中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变增益放大器。在适的分辨力，常采用可变增益放大器。在智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。制增益的放大器，称为程控放大器。27 在微型机系统中常采用可编程增益放大器在微型机系统中常采用可编程增益放大器PGA(ProgrammabllGainAmplifier)，它是通用，它是通用性很强的放大器，性很强的放大器，其特点是其特点是：硬件设备少，放大倍数可根据需要通过：硬件设备少，放大倍数可根据需要通过编程进行控制使编程进行控制使A/D转换器满量程信号值达到均转换器满量程信号值达到均一化。一化。例如：例如：工业中使用的各种类型的热电偶，它们的输工业中使用的各种类型的热电偶，它们的输出信号范围大致在出信号范围大致在0一一60mV之间，而每一个热电之间，而每一个热电偶都有其最佳测温范围，通常可划分为偶都有其最佳测温范围，通常可划分为010mV，020mV，050mV，080mV四种量程，便可整个范围都覆盖起来，针对这四四种量程，便可整个范围都覆盖起来，针对这四种量程，只需相应地把放大器设置为种量程，只需相应地把放大器设置为500，250，125，62.5四种增益，则可把各种热电偶输出信四种增益，则可把各种热电偶输出信号都放大到号都放大到05V。图图 程控放大器原理框图程控放大器原理框图29 上图为程控测量放大器的原理上图为程控测量放大器的原理电路田，它为仪用放大器电路的电路田，它为仪用放大器电路的扩展，增加模拟开关及驱动电路、扩展，增加模拟开关及驱动电路、增益选择开关增益选择开关SlSl、S2S2、S3S3 成对动作，每一时刻成对动作，每一时刻仅有仅有对开关闭合，当改变数字对开关闭合，当改变数字量输入编码时，则可改变闭合的量输入编码时，则可改变闭合的开关号，选择不同的反馈电阻，开关号，选择不同的反馈电阻，达到改变放大器增益的目的。达到改变放大器增益的目的。30l 目前，目前，已能生产出已能生产出 PGA集成电路模块，如美国集成电路模块，如美国AD公司生公司生产的产的LH0084其原理结构如图其原理结构如图13 5所示，所示，l 在图在图135中，开关网中，开关网 络由译码络由译码驱动器和双驱动器和双4通道模拟开关通道模拟开关组成，开关网络组成，开关网络 的数字输入由的数字输入由D0和和D1，二位状态决定，经译码，二位状态决定，经译码后可有四种状态，后可有四种状态，分别控制与分别控制与SlSl、S2S2、S3S3 lS4S4四组双向开关，四组双向开关，从而获得不同的输入级增益；从而获得不同的输入级增益；31程控放大器量程自动切换程控放大器量程自动切换l程控放大器程控放大器PGA的优越性之一是能进行量程自的优越性之一是能进行量程自动切换。当被测参数动态范围比较宽时，动切换。当被测参数动态范围比较宽时，l为了提高测量精度，必需进行量程切换。例如，为了提高测量精度，必需进行量程切换。例如，数字电压表，其测量动态范围可以从几个微伏数字电压表，其测量动态范围可以从几个微伏到几百伏、过去是用手拨动切换开关进行量程到几百伏、过去是用手拨动切换开关进行量程选择，现在，在智能化数字电压表中，采用程选择，现在，在智能化数字电压表中，采用程控放大器和微处理，可以很容易实现量程自动控放大器和微处理，可以很容易实现量程自动切换，其原理如下图所示切换，其原理如下图所示32自自动动量量程程切切换换程程序序框框图图l设设PGA的的增益为增益为1、1()、100三三档，档，lAD转换转换器为器为12位位双积分式。双积分式。l用软件实用软件实现量程自现量程自动切换的动切换的框图如图框图如图所示。所示。33l 自动切换量程过程，简述如自动切换量程过程，简述如 下：当对被测信下：当对被测信号进行检测，并进号进行检测，并进 行行A AD D转换后，转换后，CPUCPU便判断便判断是否超值是否超值 若超值，并且这时若超值，并且这时PGAPGA的增益已经降的增益已经降到最低档，则说明被测量越过数字电压表的最到最低档，则说明被测量越过数字电压表的最大量程，需大量程，需 转至超量程处理，若末在最低档的转至超量程处理，若末在最低档的 位置，则把位置，则把PGAPGA的增益降一档，再重复前面的的增益降一档，再重复前面的处理：若不超值，便判断最高位是否为零：如处理：若不超值，便判断最高位是否为零：如果是零，则再查增益是否为最高档，如不是最果是零，则再查增益是否为最高档，如不是最高挡，将增益升高一级，再进行高挡，将增益升高一级，再进行A AD D转换及判转换及判断；如果是断；如果是1 1，或，或PGAPGA已经升高到最高档则说已经升高到最高档则说明明 量程已经切换到最合适挡，微处理器对所测量程已经切换到最合适挡，微处理器对所测得的数据再进得的数据再进 行处理，加数字滤波、数字显示行处理，加数字滤波、数字显示等等 可见，智能化数字电压表可自动选取得最合可见，智能化数字电压表可自动选取得最合适的量程，提高了测量精度。适的量程，提高了测量精度。(三三)隔离放大器隔离放大器 隔离放大器主要用于要求共模抑制比隔离放大器主要用于要求共模抑制比高的模拟信号的传输过程中，例如输入数高的模拟信号的传输过程中，例如输入数据采集系统的信号是微弱的模拟信号，而据采集系统的信号是微弱的模拟信号，而测试现场的干扰比较大，对信号的传递精测试现场的干扰比较大，对信号的传递精度要求又高，这时可以考虑在模拟信号进度要求又高，这时可以考虑在模拟信号进入系统之前用隔离放大器进行隔离，以保入系统之前用隔离放大器进行隔离，以保证系统的可靠性。证系统的可靠性。由由于于隔隔离离放放大大器器采采用用了了浮浮离离式式设设计计，消消除除了了输入、输出端之间的耦合，因此具有以下特点：输入、输出端之间的耦合，因此具有以下特点：1.1.能能保保护护系系统统元元件件不不受受高高共共模模电电压压的的损损害害，防防止高压对低压信号系统的损坏。止高压对低压信号系统的损坏。2.2.泄泄漏漏电电流流低低，对对于于测测量量放放大大器器的的输输入入端端无无须须提供偏流返回通路。提供偏流返回通路。3.3.共共模模抑抑制制比比高高，能能对对直直流流和和低低频频信信号号（电电压压或电流）进行准确、安全的测量。或电流）进行准确、安全的测量。36l 电信号与电信号与AD转换器的输入量之间进行隔离转换器的输入量之间进行隔离(指无指无电路联系电路联系)，有时非常重要，它对消除来自大地回路的，有时非常重要，它对消除来自大地回路的各种干扰和噪声具有积极的作用；各种干扰和噪声具有积极的作用；l数字量的隔离数字量的隔离：广泛采用发光二极管和光敏二极管：广泛采用发光二极管和光敏二极管l 组成的光组成的光 电耦合器，又称光电隔离器；电耦合器，又称光电隔离器；l模拟量模拟量(特别是微弱的模拟信号特别是微弱的模拟信号)的的隔离隔离问题：要比数字问题：要比数字量的隔离复杂得多、困难得多。目前，量的隔离复杂得多、困难得多。目前，对于微弱模拟信对于微弱模拟信号的隔离放大号的隔离放大，通常采用磁耦合的办法，使输入端与输，通常采用磁耦合的办法，使输入端与输出端电压没有电路的联系，仅有磁路的联系完成隔离放出端电压没有电路的联系，仅有磁路的联系完成隔离放大的功能，而且可承担很高的共模电压大的功能，而且可承担很高的共模电压(CMRR可达千可达千伏伏)。如下图：。如下图：37l 隔离放大器是国外近年来发展的高技水产品，隔离放大器是国外近年来发展的高技水产品，已经生产已经生产出许多专用的隔离放大器模块，出许多专用的隔离放大器模块，l它们的表示方法如上图所示它们的表示方法如上图所示-l 隔离放大器由四个基本部分组成：隔离放大器由四个基本部分组成：l (1)辅入部分辅入部分A。其中包括输入运算放大器调制器；。其中包括输入运算放大器调制器；l (2)输出部分输出部分B。其中包括解调器，输出运算放大器；。其中包括解调器，输出运算放大器；l (1)信号耦合变压器；信号耦合变压器；l (4)隔离电源。隔离电源。l 这四个基本部分装配在一起，组成模块结构不但用户使这四个基本部分装配在一起，组成模块结构不但用户使用方便，同时提高了可靠性，此种隔离放大器组件的核心技术用方便，同时提高了可靠性，此种隔离放大器组件的核心技术是超小型变压器及其精密装配拄木是超小型变压器及其精密装配拄木 这是一个非常复杂的功能这是一个非常复杂的功能组件，其体积只有组件，其体积只有6412 9mm3，安装形式为双列直插式，安装形式为双列直插式，插座用插座用40脚插座，脚插座，但只用但只用19个管脚个管脚(AD239)。l目前，在国内应用较广泛的是美国目前，在国内应用较广泛的是美国AD)公司的隔离放大器，如公司的隔离放大器，如Model277、278、AD293、AD294等等l对它的结构简要说明如下：外加直流电源Vs，经稳压器后为电源振l荡器提供电源，可产生100kHz的高频电压，其付方分两路输出。一路到翰入部分，其中C绕组作为调制器的交流电源，而b绕组供给1隔离电源产生+15V的浮空电源，可作为前置放大器A，及外附加电路的直流电源。另路到输出部分，e绕组作为解凋器的交流电源，而d绕组供给2*隔离电源产生15V直流电源，供给输出放大器A 2等GF298集集成成隔隔离离放放大大器器39隔离放大器的简化功能图隔离放大器的简化功能图隔离放大器的简化功能图隔离放大器的简化功能图隔离放大器工作原理 输入部分的作用：将传感器送来的信号滤波及放大，并调制成交流信号，通过隔离变压器 耦合到输出部分输出部分的作用：把交流信号解调变成直流信号，再经滤波和放大，最后输出010V的直流电压。由于放大器的两个输入端都是浮置的，又因采用变压器耦合，所以输入部分和输出部分是隔离的图图2.9 GF289典型接法典型接法 l隔离放大器总电压增益：lG GiN *Gout =1 100041信号变换器信号变换器(电压电压-电流变换电路电流变换电路)l 在成套仪表系统及自动检测系统中，传感器在成套仪表系统及自动检测系统中，传感器和仪表之间及仪表和仪表之间的信号传送，采和仪表之间及仪表和仪表之间的信号传送，采用统一标准信号是很有好处的。若将传感器信用统一标准信号是很有好处的。若将传感器信号转换为统一标准信号，号转换为统一标准信号，不仅便于使用微型不仅便于使用微型计算机进行巡回检测，计算机进行巡回检测，同时可以使指示、记同时可以使指示、记录仪表单一化。此外，若通过各转换器，如气录仪表单一化。此外，若通过各转换器，如气-电转换器、电电转换器、电 气转换器等还可将电动仪表和气转换器等还可将电动仪表和气动仪表联系起来，混合使用，气动仪表联系起来，混合使用，从而扩大仪从而扩大仪表的使用范围：表的使用范围：l 42l统一标准信号采用直流信号比交流信号有统一标准信号采用直流信号比交流信号有如下优点：如下优点：l (1）在信号传输线中，）在信号传输线中，配氘个受交流感配氘个受交流感庀影响，易于解决仪表的抗庀影响，易于解决仪表的抗I；扰问题；扰问题；l (2)直流下受传输线路的电感，直流下受传输线路的电感，电容及电容及负荷性质的影响，不仔在相位移问题，负荷性质的影响，不仔在相位移问题，使接线简使接线简43l l 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定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，而极大地衰减其他频率成分。的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可在测试装置中，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。以滤除干扰噪声或进行频谱分析。l l 模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；带阻滤波器声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器，等等用作电涡流测振仪中的陷波器，等等。其中低其中低通滤波器在智能仪器中应用最广泛。通滤波器在智能仪器中应用最广泛。三、信号调理通道中的信号滤波三、信号调理通道中的信号滤波 44l l有源滤波器与无源滤波器有源滤波器与无源滤波器(P25)(P25)l l在测试系统中，常用在测试系统中，常用RCRC调谐式无源滤波器。调谐式无源滤波器。RCRC滤波器电路简单，抗干扰能力强，有较好滤波器电路简单，抗干扰能力强，有较好的低频性能，选用标准阻容元件，容易实现。的低频性能，选用标准阻容元件，容易实现。45l l调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理方法，方法，方法，方法，主要是为了解决主要是为了解决主要是为了解决主要是为了解决微弱缓变微弱缓变微弱缓变微弱缓变信号的信号的信号的信号的放大以及信放大以及信放大以及信放大以及信号的传输号的传输号的传输号的传输问题问题问题问题。例如，被测物理量，经过传感器交。例如，被测物理量，经过传感器交。例如，被测物理量，经过传感器交。例如，被测物理量，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号，直接送入放大换以后，多为低频缓变的微弱信号，直接送入放大换以后，多为低频缓变的微弱信号，直接送入放大换以后，多为低频缓变的微弱信号，直接送入放大器放大会遇到困难，因为，直接放大，将会受到零器放大会遇到困难，因为，直接放大，将会受到零器放大会遇到困难，因为，直接放大，将会受到零器放大会遇到困难，因为，直接放大，将会受到零点漂移的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信点漂移的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信点漂移的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信点漂移的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹没；为了很好地解决缓变信号的放大问题，采用对没；为了很好地解决缓变信号的放大问题，采用对没；为了很好地解决缓变信号的放大问题，采用对没；为了很好地解决缓变信号的放大问题，采用对信号进行调制的方法，即先将微弱的缓变信号加载信号进行调制的方法，即先将微弱的缓变信号加载信号进行调制的方法，即先将微弱的缓变信号加载信号进行调制的方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号，即调制与解调。变信号，即调制与解调。变信号，即调制与解调。变信号，即调制与解调。四、信号调理通道中的调制解调四、信号调理通道中的调制解调 46l信号调制的类型，一般正（余）弦调制信号调制的类型，一般正（余）弦调制可分为幅度调制、频率调制、相位调制可分为幅度调制、频率调制、相位调制三种，简称为调幅（三种，简称为调幅（AMAM）、调频）、调频（FMFM）、调相（）、调相（PMPM）。）。47l l例：动态电阻应变仪的方框图。电桥由振荡器供给例：动态电阻应变仪的方框图。电桥由振荡器供给例：动态电阻应变仪的方框图。电桥由振荡器供给例：动态电阻应变仪的方框图。电桥由振荡器供给等幅高频振荡电压（一般频率为等幅高频振荡电压（一般频率为等幅高频振荡电压（一般频率为等幅高频振荡电压（一般频率为10kHz10kHz或或或或15kHz15kHz），），），），被测量（应变）通过电阻应变片调制电桥输出电桥被测量（应变）通过电阻应变片调制电桥输出电桥被测量（应变）通过电阻应变片调制电桥输出电桥被测量（应变）通过电阻应变片调制电桥输出电桥输出为调幅波，经过放大，最后经相敏检波与低通输出为调幅波，经过放大，最后经相敏检波与低通输出为调幅波，经过放大，最后经相敏检波与低通输出为调幅波，经过放大，最后经相敏检波与低通滤波取出所测信号滤波取出所测信号滤波取出所测信号滤波取出所测信号 。