201010工程测试技术第四章第一讲.ppt
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1、本章学习要求:,掌握模拟信号放大原理 掌握电桥原理及基本特性 掌握信号调制及解调原理 掌握理想滤波器模型 了解实际滤波器基本参数,本讲内容,概述 信号调理的目的和内容 信号放大原理 电桥原理和基本特性,信号处理电路,信号输出,传感器信号,模拟信号处理结构示意图,4.1 概述,从结构上来讲,具体的模拟信号处理过程实际上是一个系统,传感器信号是系统的输入,处理后的信号是系统的输出,处理的内容和复杂程度不同,系统的规模和结构也将不同。信号处理技术决定着检测设备的总体性能。,信号分析 不改变信号本身的状态和特征,在信号的传输历程中,它是并联于该历程上的运算,由旁路输出运算结果,信号处理,结果输出,信号
2、输入,信号分析,结果输出,信号输入,信号处理与信号分析的本质区别,信号处理 会改变信号本身的状态和特征,是串联于信号传输历程上的运算,运算后的输出改变信号的状态,信号处理的目的,将由探头输出的检测信号不失真地进行放大、滤波等处理,提高检测信号的信噪比和抗干扰能力,进一步进行信号的识别、分析、诊断、显示、存贮、打印、记录等,以显示出最明显的信号特征或检测结果。,典型模拟信号处理(最大)系统框图,当检测信号信噪比较高时,模拟信号识别是简单可行的;当检测信号背景噪声大或信号特征复杂时,则效果剧减且电路复杂。定性(半定量)检测时模拟信号处理方法以其低成本和简单结构有明显优势;当检测要求较高或欲实现定量
3、检测时,该方法则无法胜任。,信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。,信号调理的目的,4.2 信号放大,2 分类,放大器,直流放大器,交流放大器,电荷放大器,幅度增大;低频保留,高频截止(工作点会产生温漂,稳定性是设计重点) 幅度增大;高频保留,低频截止(工作点保持在0V不变,温漂影响小,电路稳定性好,结构简单) 电荷增大(特殊的放大器,设计中输出电压随传感器电荷变化而变化) Z U,1 目的:将传感器输出的微弱电信号进行增强,以达到后续处理要求,电桥,直流放大电路,1) 反相放大器,反馈电阻RF值不能太大,否则会产生较大的噪声及漂移,一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内
4、阻。,反相放大器是最基本的电路,其闭环电压增益Av为:,2)同相放大器,同相放大器具有输入阻抗非常高,输出阻抗很低的特点,广泛用于前置放大级。,同相放大器也是最基本的电路 ,其闭环电压增益Av为:,直流放大电路,交流放大电路,若只需要放大交流信号,可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。,R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定。,电荷放大器,某些传感器如压电式加速传感器、压力传感器等属于电容性传感器,阻抗非常高,工作时将产生正比于被测物理量的电荷量,具有较好的线性度。,积分运算电路可以将电荷量转换成很微弱的输出电压量,电容
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