[工學(xué)]機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)13講信號(hào)與測(cè)試系統(tǒng)(已修改)
2025-02-28 10:40 本頁(yè)面
【正文】 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 學(xué)習(xí)測(cè)量電橋、信號(hào)放大電路、調(diào)制解調(diào)電路、濾波器等信號(hào)調(diào)理電路的工作原理、基本特性等內(nèi)容。學(xué)完本章后，應(yīng)對(duì)各種信號(hào)調(diào)理電路的功能特點(diǎn)有較清楚的了解，掌握一些常用信號(hào)調(diào)理電路的工作原理、特性分析計(jì)算，初步具備分析、設(shè)計(jì)常用信號(hào)調(diào)理電路的能力。 1. 各種電橋的工作原理，電橋的平衡條件及參數(shù)計(jì)算。 2. 調(diào)幅原理及相敏檢波電路、精密整流電路。 3. 濾波器的主要特性指標(biāo)及典型濾波器電路。 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 ? 被測(cè)物理量經(jīng)傳感環(huán)節(jié)被轉(zhuǎn)換為電阻、電容、電感、電壓、電流、電荷等電參量的變化，由于在測(cè)量過(guò)程中不可避免地受到內(nèi)外干擾，且為了用被測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示記錄和控制，或進(jìn)一步將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此經(jīng)傳感后的信號(hào)需要 調(diào)理、放大、濾波、運(yùn)算分析 等一系列加工，以抑制干擾，提高信噪比，便于進(jìn)一步傳輸和后續(xù)環(huán)節(jié)的處理。 被測(cè)對(duì)象 傳感器 信號(hào)調(diào)理 數(shù)據(jù)顯示 與記錄 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 電橋 測(cè)量電橋是將 電阻、電感、電容 等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓或電流變化的一種電子裝置。 測(cè)量裝置中最常用的是惠斯登電橋。 so eZZZZZZZZe))(( 43214231????■ 惠斯登電橋 電橋的輸出為 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 ■ 電橋的分類 ● 按電橋供電電源的性質(zhì)分 直流電橋 —— 采用直流電源供電 交流電橋 —— 采用高頻穩(wěn)幅交流電源供電 ● 按電橋輸出的測(cè)量方式分 平衡電橋 —— 使電橋處于平衡狀態(tài)后讀數(shù) 不平衡電橋 —— 讀數(shù)時(shí)電橋一般處于不平衡狀態(tài) ● 按橋臂元件的阻抗性質(zhì)分 純電阻電橋 純電容電橋、容性電橋 純電感電橋、感性電橋 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 直流電橋 采用直流電源供電，四個(gè)橋臂元件均為純電阻 。 ERRRR RRRRU ))((43214231????4231 RRRR ?電橋輸出 直流電橋的平衡條件 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和分析，一般將四臂電阻設(shè)計(jì)成相等，即 RRRRR ???? 4321第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 將傳感器（如電阻應(yīng)變片）接入電橋的某些橋臂上，則電橋的輸出就與被測(cè)量的變化有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 傳感器可以三種形式接入電橋。 ■ 半橋單臂連接 EU2R 3R4RRR??1ERRU 4?? 當(dāng) 時(shí)，電橋的輸出電壓為 RR ???RRRERRRRRRRRU????????????????????24 0434211第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 ■ 半橋雙臂連接 EURR??2 3R4RRR??1E U2RRR??34RRR??1工作橋臂相鄰連接時(shí)，兩電阻變化的極性應(yīng)相反； 工作橋臂相對(duì)連接時(shí)，兩電阻變化的極性應(yīng)相同。 電橋的輸出電壓為 ERRU2??第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 E URR??2RR??1RR??4RR??3■ 全橋連接 相對(duì)橋臂的電阻按相同極性變化； 相鄰橋臂的電阻按相反極性變化。 電橋的輸出電壓為 ERRU ???????? ???????? RRRRRRRREU 43214第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 半橋雙臂接法的靈敏度比半橋單臂接法高一倍； 全橋接法的靈敏度又比半橋雙臂接法高一倍。 半橋雙臂接法和全橋接法也稱為電橋的 差動(dòng)連接。 差動(dòng)連接的優(yōu)點(diǎn)： ● 提高了電橋的靈敏度； ● 極大地改善了電橋固有的非線性； ● 可對(duì)由溫度等因素變化所造成的同極性影響進(jìn)行補(bǔ)償（抵消）。 RUS???電橋靈敏度 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 差動(dòng)連接應(yīng)變片的貼法 1R 4R2R 3R1R 3R 4R2R● 所需的高穩(wěn)定度直流電源容易獲得； ● 輸出可用直流儀表直接測(cè)量顯示； ● 易于實(shí)現(xiàn)電橋的平衡調(diào)節(jié)； ● 輸出需接直流放大器，易受零漂和接地電位的影響。 直流電橋的特點(diǎn)： 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 直流電橋 ? 直流電橋的優(yōu)點(diǎn) ? 采用直流電源作激勵(lì)電源，直流電源的穩(wěn)定性高； ? 電橋的輸出是直流量，可用直流儀表測(cè)量，精度高； ? 電橋與后接儀表間的連接導(dǎo)線不會(huì)形成分布參數(shù)，對(duì)導(dǎo)線連接的方式要求低。 ? 直流電橋的缺點(diǎn) ? 易引入人工頻干擾，由于輸出為直流，而直流放大器比較復(fù)雜，易受零漂和接地電位的影響。 ? 直流電橋適合靜態(tài)量的測(cè)量。 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 交流電橋 采用高頻穩(wěn)幅交流電源供電，四個(gè)橋臂元件可以是電阻、電容、電感或它們的復(fù)合 。 so eZZZZZZZZe))(( 43214231????電橋的輸出為 第 5章 信號(hào)調(diào)理電路 各橋臂元件的電抗用復(fù)數(shù)表示： ZjZZ ImRe ?? ?jeZZ 0? ??? 0ZZ或 或
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