测试技术课件第五章.pptx

测试测试技术技术信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。5.1 5.1 信号调理的目的信号调理的目的1.1.传传感感器器输输出出的的微微弱弱电电信信号号，需需要要放放大大或或进进行行阻阻抗抗变变换换，才能输送到显示、记录或分析仪器中去才能输送到显示、记录或分析仪器中去。2.2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。要去掉噪声，提高信噪比。3.3.便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。调制解调处理。测测试试信信号号调调理理技技术术测试测试技术技术1 1）直流电桥）直流电桥平衡条件平衡条件5.1 5.1 电电 桥桥测测试试信信号号调调理理技技术术测试测试技术技术电电 桥桥测试测试技术技术令：令：电电 桥桥测试测试技术技术电桥的接法：电桥的接法：单臂单臂半桥半桥全桥全桥电电 桥桥测试测试技术技术常用调平衡常用调平衡电电 桥桥测试测试技术技术2 2）交流电桥）交流电桥 平衡条件平衡条件电电 桥桥测试测试技术技术电容传感器电容传感器电感传感器电感传感器电阻传感器电阻传感器电电 桥桥测试测试技术技术5.25.2调制与解调调制与解调1 1 目的目的解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，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大，最后再从放大器的输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变信号。出信号中取出放大了的缓变信号。测测试试信信号号调调理理技技术术测试测试技术技术2 2 种类种类调制信号调制信号x(t)x(t)载波信号载波信号a)a)幅度调制幅度调制(AM)(AM)b)b)频率调制频率调制(FM)(FM)c)c)相位调制相位调制(PM(PM)调调制制与与解解调调测试测试技术技术3 3调幅及解调调幅及解调调调幅幅是是将将一一个个高高频频正正弦弦信信号号（或或称称载载波波）与与测测试试信信号号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化调调制制与与解解调调测试测试技术技术调幅原理调幅原理调调制制与与解解调调乘法器测试测试技术技术解调原理解调原理乘法器滤波器测试测试技术技术调调制制与与解解调调同步解调同步解调测试测试技术技术相敏检波解调相敏检波解调调调制制与与解解调调工作原理：工作原理：调幅波与载波调幅波与载波y(t)同相同相载波电压为正载波电压为正均为正均为正（原信号原信号x(t)为正）为正）载波电压为负载波电压为负调幅波与载波调幅波与载波y(t)异相异相载波电压为正载波电压为正均为负均为负（原信号（原信号x(t)为负）为负）载波电压为负载波电压为负测试测试技术技术例：动态应变仪例：动态应变仪调调制制与与解解调调测试测试技术技术4 4 频率调制与解调频率调制与解调调调频频是是利利用用信信号号x(t)x(t)的的幅幅值值调调制制载载波波的的频频率率，或或者者说说，调调频频波波是是一一种种随随信信号号x(t)x(t)的的电电压压幅幅值值而而变变化化的的疏疏密密度度不同的等幅波不同的等幅波.调调制制与与解解调调测试测试技术技术谐振电路调频谐振电路调频调调制制与与解解调调测试测试技术技术鉴频器鉴频器调频波调频波调频调幅波调频调幅波幅值检波幅值检波调调制制与与解解调调测试测试技术技术鉴频器鉴频器 电压频率特性曲线电压频率特性曲线亚谐振亚谐振区区等幅调频波的频率等于回路谐振频等幅调频波的频率等于回路谐振频率，线圈中的耦合电流最大率，线圈中的耦合电流最大调调制制与与解解调调测试测试技术技术5.3 5.3 滤波器滤波器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，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分1 1 滤波器分类（根据滤波器的选频作用分）滤波器分类（根据滤波器的选频作用分）测测试试信信号号调调理理技技术术低通滤波器（低通滤波器（Lowpassfilter)高通滤波器高通滤波器(Highpassfilter)测试测试技术技术带阻滤波器带阻滤波器(bandstopfilter)带通滤波器带通滤波器(bandpassfilter)滤滤波波器器测试测试技术技术2 2 滤波器的性能参数滤波器的性能参数 理理想想滤滤波波器器是是指指能能使使通通带带内内信信号号的的幅幅值值和和相相位位都都不不失失真真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。滤滤波波器器测试测试技术技术在在实实际际滤滤波波器器的的幅幅频频特特性性图图中中通通带带和和阻阻带带间间应应没没有有严严格格的的界界限限,，存存在在一个过渡带。一个过渡带。1)1)纹波幅度纹波幅度d d：波动幅度：波动幅度d d与幅频特性平均值与幅频特性平均值A0A0相比应小于相比应小于-3dB-3dB。2)2)截止频率截止频率fc:fc:幅频特性值等于幅频特性值等于0.707A00.707A0所对应的频率所对应的频率3)3)带宽带宽B B：上下两截频间的频率范围称为带宽：上下两截频间的频率范围称为带宽 恒带宽滤波器恒带宽滤波器 B=fB=fc2c2-f-fc1c1 恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器 B=fB=fc1c1（2 2n n-1)-1)滤滤波波器器测试测试技术技术5)5)品质因数品质因数Q:Q:中心频率和带宽之比称为品质因数中心频率和带宽之比称为品质因数6)6)倍频程选择性倍频程选择性W:W:指在上截止频率指在上截止频率fc2fc2与与 2fc22fc2之间幅频特性的衰之间幅频特性的衰 减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。4)4)中心频率中心频率f0:f0:7)7)滤波器因素滤波器因素:滤波器选择性滤波器选择性滤滤波波器器测试测试技术技术3 RC3 RC无源滤波器无源滤波器在在测测试试系系统统中中，常常用用RCRC滤滤波波器器。因因为为这这一一领领域域中中信信号号频频率率相相对对来来说说不不高高。而而RCRC滤滤波波器器电电路路简简单单，抗抗干干扰扰强强，有有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件较好的低频性能，并且选用标准阻容元件 。1)1)一阶一阶RCRC低通滤波器低通滤波器滤滤波波器器测试测试技术技术2)2)一阶一阶RCRC高通滤波器高通滤波器3)RC3)RC带通滤波器带通滤波器 可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联 滤滤波波器器测试测试技术技术4 4 恒带宽、恒带宽比滤波器恒带宽、恒带宽比滤波器实实际际滤滤波波器器频频率率通通带带通通常常是是可可调调的的，根根据据实实际际滤滤波波器器中中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。2)2)恒宽比带通滤波器恒宽比带通滤波器1)1)恒带宽带通滤波器恒带宽带通滤波器滤滤波波器器测试测试技术技术1 1倍频程滤波器倍频程滤波器滤滤波波器器测试测试技术技术案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤滤波波器器5 5 滤波器的应用滤波器的应用测试测试技术技术案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律滤滤波波器器测试测试技术技术钢管无损探伤钢管无损探伤实验：实验：滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警滤滤波波器器