微弱信號(hào)檢測(cè)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-01-18 16:26本頁(yè)面
【正文】 作在基準(zhǔn)溫度 Tr下的參比電阻 Rr接到放大器的輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié) Rr的大小，使積分器的輸出在前后兩次的示值相等 (即 Uom =Uor)，基于式（ 75）并根據(jù) Uom和 Uor的計(jì)算式可得下式： Tm=TrRr/Rm 2）相關(guān)比較式噪聲溫度計(jì) 這種方案不僅不需要測(cè)量熱噪聲電壓的絕對(duì)大小 ， 還能消除放大器固有噪聲的影響 。 ( 79) 反饋測(cè)量技術(shù)是利用某些 “ 逆?zhèn)鞲衅?” 工作的。 逆?zhèn)鞲衅靼严到y(tǒng)輸出的電信號(hào)變換成非電量 ， 然后與非電被測(cè)量進(jìn)行比較 ， 得到一個(gè)偏差信號(hào) ， 此偏差信號(hào)被正向傳感器變換成電量 ， 再經(jīng)過(guò)放大電路放大 ， 反過(guò)來(lái)控制逆?zhèn)鞲衅鞯妮敵?， 使偏差信號(hào)趨于零 ， 即所謂的負(fù)反饋 。 ?反饋測(cè)量系統(tǒng) 典型的反饋測(cè)量系統(tǒng)原理框圖如圖 50所示 。 由該圖可以看出 ， 反饋測(cè)量系統(tǒng)具有一個(gè)由逆?zhèn)鞲衅鳂?gòu)成的反饋回路 ， 該回路的反饋量為非電量 。 反饋測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵是逆?zhèn)鞲衅?。其中?duì)兩個(gè)非電量進(jìn)行比較常用方法有力或力矩平衡、熱流平衡、溫度平衡等。 1）逆?zhèn)鞲衅? （ 1） 動(dòng)圈式元件 動(dòng)圈式元件是利用通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)因不平行而受到電磁力作用的原理制成的 。 圖 552(a)給出了角位移動(dòng)圈式元件的結(jié)構(gòu)形式 。 在作為逆?zhèn)鞲衅魇褂脮r(shí) ， 反饋電流 I產(chǎn)生的反饋力矩 Tf與被測(cè)力矩 T相平衡 ， 因此線圈基本保持不動(dòng) 。 I與Tf之間的關(guān)系由下式給出： Tf = BAWI 式中： B為氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度； A為線圈有效面積； W為線圈匝數(shù) 。 圖 52(b)給出了線位移動(dòng)圈式元件的結(jié)構(gòu)形式。 當(dāng)該元件作為逆?zhèn)鞲衅魇褂脮r(shí)，反饋電流 I產(chǎn)生的反饋力 Ff與被測(cè)力 F相平衡，線圈的位移量通常遠(yuǎn)小于 1mm。 I與 Ff之間的關(guān)系由下式給出： Ff =?DBWI 式中： D為線圈平均直徑 。 （ 2）陰極射線管 陰極射線管可以把電流或電壓轉(zhuǎn)換成電子束的偏轉(zhuǎn) 。 圖 53給出了采用靜電偏轉(zhuǎn)的陰極射線管的基本結(jié)構(gòu)形式 。 熱陰極發(fā)射的電子在真空中加速到很高速度 ，形成電子束 ， 并撞擊熒光屏發(fā)光 。 電子束在兩偏轉(zhuǎn)板電勢(shì)差 U的作用下 ， 運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) ， 偏轉(zhuǎn)量隨 U的變化而變化 。 在忽略電場(chǎng)邊緣效應(yīng)等近似下 ， 光點(diǎn)偏移量 d與 U成正比 。 3）壓電器件 壓電陶瓷材料存在逆壓電效應(yīng) 。 最常用的壓電陶瓷材料是鋯鈦酸鉛 ， 該材料堅(jiān)硬 、 韌性大 ， 并可在任選的極化方向上制成任意的形狀和尺寸 。 如圖 54所示的懸臂粱式雙壓電陶瓷片 ， 可在低電壓作用下產(chǎn)生較大的撓度 。 該結(jié)構(gòu)中上下兩層壓電陶瓷片的極化方向相同 ，中間一層是彈簧鋼 。 上壓電陶瓷片的下電極和下壓電陶瓷片的上電極連在一起 ， 上壓電陶瓷片的上電極和下壓電陶瓷片的下電極連接在一起 。 在兩引線端之間加上電壓 U時(shí) ， 兩壓電陶瓷片的變形相反 ， 這將導(dǎo)致自由端向下或向上移動(dòng) 。 當(dāng)電壓 U在 50V以內(nèi)時(shí) ， 該壓電陶瓷片靈敏度約為 1?m/V。 這種逆?zhèn)鞲衅鞒叽缧?， 可工作在 300℃ 的環(huán)境溫度下 ， 壽命長(zhǎng) ， 可靠性高 ， 功耗小 ， 但遲滯和漂移相對(duì)較大 。 2）力平衡式測(cè)量系統(tǒng) 所謂力平衡原理 ， 就是先將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成力或力矩 ， 然后用逆?zhèn)鞲衅鳟a(chǎn)生的反饋力與之平衡 。 圖 57所示的用于 直流高壓精密測(cè)量 的絕對(duì)吸引式圓盤電壓表采用的就是力平衡式反饋測(cè)量系統(tǒng) 。 圖中 ， 吸引式圓盤的兩個(gè)金屬圓盤之間因靜電吸引而產(chǎn)生力 F1， 杠桿的另一端施加反饋力 F2。 當(dāng)這兩個(gè)力不平衡時(shí) ， 引起杠桿偏轉(zhuǎn) ， 該偏轉(zhuǎn)量經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 。 光電池的輸出電流經(jīng)放大后用來(lái)激勵(lì)線位移動(dòng)圈式元件 ，從而產(chǎn)生一個(gè)足以使杠桿回到平衡位置的反饋力 。 圖 57 絕對(duì)吸引式圓盤高壓表原理圖 3） 溫度平衡式測(cè)量系統(tǒng) 圖 59所示的閉環(huán)式測(cè)溫系統(tǒng) 。先測(cè)出絕緣體左 、 右兩側(cè)的溫度 T1和 T2。 只要 T1≠T2 ， 溫差信號(hào)就會(huì)被放大并驅(qū)動(dòng)絕緣體右側(cè)的加熱器， 最終使 T1=T2 。 若 T2= T1 ， 則沒(méi)有熱量流動(dòng) ， 也就有 T1=TB。 只要放大器的增益足夠大 ， 且兩個(gè)溫度傳感器的特性相同 ， 則這種閉環(huán)式測(cè)量系統(tǒng)將能保證 T1=TB ， 從而可通過(guò)測(cè)量 T1間接得到 TB 。 圖 59 閉環(huán)式測(cè)溫系統(tǒng) 4）熱流量平衡式測(cè)量系統(tǒng) 把電加熱物體置于中 ， 流體將會(huì)帶走其熱量 ， 并導(dǎo)致它們的電阻值發(fā)生變化 ， 該物體的熱量散失與流體的流速有關(guān) 。 工程上常據(jù)此測(cè)量流速 。 圖 61為閉環(huán)式熱線風(fēng)速儀的原理圖 。 當(dāng) RvR0時(shí) ，從橋路對(duì)角線取出的不平衡電壓 ue經(jīng)放大器放大后激勵(lì)變壓器 T， 使其副邊的輸出電壓 ub的幅值增加 ， 從而Rv也增加 ， 直到 Rv=R0時(shí) ， 電橋達(dá)到平衡 ， 使 ub穩(wěn)定下來(lái) 。 當(dāng) Rv=R0時(shí) ， ue反相 ， 使 ub的幅值減小 ， 從而 Rv也減小 ， 直到 ub重新穩(wěn)定下來(lái) 。 圖 61 熱流量平衡式熱線風(fēng)速儀原理圖 ? 其他微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 微機(jī)電系統(tǒng)中的電容檢測(cè)方法 ? 將電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào) ? 利用開關(guān)電容電路把電容轉(zhuǎn)化為是數(shù)字信號(hào) 基于隧道效應(yīng)檢測(cè)位移 諧振式檢測(cè) 混沌檢測(cè) ? 利用混沌系統(tǒng)對(duì)小信號(hào)的敏感和對(duì)噪聲的免疫 自適應(yīng)隨機(jī)共振 ? 通過(guò)其特有的噪聲和信號(hào)間的能量轉(zhuǎn) 換方式 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的抑制和對(duì)信號(hào)的加強(qiáng)
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