機械電子第八章信號處理(文件)
【正文】 輸 入 級 輸 出 級 變 壓 器 解 調(diào) 調(diào) 制 反 饋 電 阻 變 壓 器 解 調(diào) 調(diào) 制 Ui電 源 變 壓 器 輸 入 級 電 源 輸 入 級 電 源 Uo電路圖 圖形符號33 相敏檢波器和鎖相環(huán) ? 相敏檢波器 ?相敏檢波器實際上是一個兩位開關(guān)。當(dāng) ωi為 0176。時，輸出信號等于零。 相 敏檢 波 器壓 控振 蕩 器放 大 器輸 出輸 入36 多路復(fù)用 ? 多路復(fù)用是為了使若干個數(shù)據(jù)源能共用一個信號數(shù)據(jù)通道。在接收端，把高頻載波解調(diào)后，用濾波器分離出各副載波，就能從各副載波中提取出信息。 ?無源濾波器簡單，無需外加電源。 39 濾波器的主要特性指標(biāo) 1 ? 3dB帶寬 指濾波器通頻帶內(nèi)增益水平下降 3dB時的帶寬 ? 波形因數(shù) 用于表示濾波器的選擇性，是濾波器對不同頻率分量分辨能力的度量。 響應(yīng)時間 即指出信號達到穩(wěn)定電平值實際所需的時間，是帶寬的倒數(shù)。 44 有源濾波器 ? 有源模擬濾波器使用了運算放大器模擬“理想”元件，并且在濾波器輸入輸出端可以實現(xiàn)正確的阻抗匹配。為了完全重現(xiàn)被采樣的連續(xù)信號，采樣頻率必須至少高于原信號中最高頻率分量的頻率兩倍，即 fs＞ 2fmax ATt46 數(shù)字濾波器的特性 ? 與許多比模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)特性近乎理想；無零漂，很容易用于低頻信號；無插入損失，能實現(xiàn)線性相頻特性，而且能做成自適應(yīng)濾波器。 ? 數(shù)字系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性好，不受漂移等因素的影響。 ? 補償 ?有些傳感器用的材料是硅之類性質(zhì)較活潑的材料，對溫度等諸多環(huán)境條件很敏感，這樣會使輸出信號畸變。用正變換和逆變換可以把信號從時域變換到頻域或反過來從頻域變換到時域，在頻域里可以獲得功率譜密度等信息，可以應(yīng)用相關(guān)分析和譜分析等工具。 ?這種智能型敏感器件應(yīng)該具有以下部分或全部特點： ? 對溫度等外部環(huán)境因素和失調(diào)、漂移等內(nèi)部因素有補償功能。 ? 與其它器件和中心控制單元之間的雙向通信功能。為了處理這些數(shù)據(jù)，發(fā)展了一種數(shù)據(jù)融合 (Data Fusion)的思想，用人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)來分析并解釋數(shù)據(jù)。在機械電子學(xué)領(lǐng)域，諸如工作條件監(jiān)測、故障分析、視覺系統(tǒng)、機器人等方面，專家系統(tǒng)也將發(fā)揮同樣的作用。 ? 有診斷能力的自檢和自校準。 ? DFT通常用 FFT算法實現(xiàn)， FFT能減少計算時間。 ? 信號的平均 ?重復(fù)信號易受隨機噪聲的干擾 ,求信號平均值能從噪聲中恢復(fù)信號。另外，必須保證數(shù)字系統(tǒng)固有的延時不會影響系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。 預(yù) 處 理 系 統(tǒng) 后 處 理輸 入 信 號輸 出 信 號AfOAfO(a) 結(jié)構(gòu)(b) 預(yù)處理濾波特性 (c) 后處理濾波特性48 數(shù)字信號的處理和分析 ? 數(shù)字信號處理是用微處理器的計算功能分析信號數(shù)據(jù)。 +RaCCRbRcRdUiUo(a) 低通+C CRaRbRcRdUiUo(b) 高通45 數(shù)字濾波器 ? 數(shù)字濾波器以一系列離散采樣值的方式采集數(shù)據(jù)，這一系列量化的電平經(jīng)處理后輸出，處理的過程就是濾波的過程。 ? 契比雪夫濾波器 ?契比雪夫濾波器又稱為等起伏濾波器，其幅頻特性在通頻帶內(nèi)是等起伏函數(shù)，而在通帶外和阻帶內(nèi)則為單調(diào)減函數(shù)。 Af3 d B帶 寬6 0 d B帶 寬40 濾波器的主要特性指標(biāo) 2 ? 有效噪聲帶寬 是把實際濾波器性能與一個理想濾波器性能作比較，設(shè)一個理想濾波器與一個實際濾波器在各自通帶內(nèi)傳送白噪聲，并且兩個被傳送的白噪聲信號的幅度和功率都相同，這時該理想濾波器的帶寬就是該實際濾波器的有效噪聲帶寬。 ?有源模擬濾波器使用了運算放大器模擬“理想”元件，并且在濾波器輸入輸出端可以實現(xiàn)正確的阻抗匹配。 ? 實際上要完全去除不需要的頻率分量是不可能的，只能把它們衰減到一定程度。 ? TDM通常用于數(shù)據(jù)量大而變化相對緩慢的系統(tǒng) ?由于用了離散數(shù)據(jù)， TDM尤適于數(shù)字信號處理。 ? ? ? ?? ? ? ?? ?0 i r i i ri r i r i i r isin sinc os c os 2u u u t tu u t t? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?35 鎖相環(huán) ? 用相敏檢波器和壓控振蕩器還可以構(gòu)成如圖所示的鎖相環(huán)，可用以跟蹤某個頻率的信號而無需再用任何外部參考量。時，輸出信號最大，當(dāng) ωi為 90176。結(jié)果是產(chǎn)生一個參考信號和輸入信號的乘積 u0=uiur 低 通濾 波 器輸 入反 相 放 大 器開 關(guān)參 考 信 號輸 出uiuour34 相敏檢波器 ? 如果和都是正弦信號 ,則 ?如果把輸出信號 u0送到
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1