【正文】 的參考總相連。 ? (2)模擬地，模擬地是模擬信號(hào)的參考點(diǎn)，所有組件或電路的模擬地最終都?xì)w結(jié)到供給模擬電路電流的直流電源的參考點(diǎn)上。在測(cè)試系統(tǒng)中。 一．接地技術(shù) “地”是電路或系統(tǒng)中為各個(gè)信號(hào)提供參考電位的一個(gè)等電位點(diǎn)或 等電位面，所謂“接地”就是將某點(diǎn)與一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面之間用 低電阻導(dǎo)體連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)電位。 ? 硬件抗干擾技術(shù) 根據(jù)噪聲干擾必須具備的三個(gè)要素，檢測(cè)裝置的干擾控制方式主要是消除或抑制干擾源；阻斷或減弱干擾的耦合通道或傳輸途徑；削弱接收電路對(duì)干擾的靈敏度。 Un 圖 3—42 差模干擾 Um ?2．共模干擾 圖 3— 43 共模干擾 共模干擾是指檢測(cè)裝置兩個(gè)輸入端對(duì)地共有的干擾電壓，又稱縱向干擾、對(duì)地干擾、同相干擾、共態(tài)干擾等。 ? 噪聲的干擾模式 ?1．差模干擾 差模干擾是指干擾電壓與有效信號(hào)串聯(lián)疊加后作用到檢測(cè)裝置的輸入端，又稱串模干擾、正態(tài)干擾、常態(tài)干擾或橫向干擾等，如圖圖 3—42所示。圖 3— 41表示了漏電流引起干擾的等效電路。其在測(cè)量裝置的放大器中是很常見(jiàn)的干擾，由于它的影響，使放大器工作不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生自激振蕩，破壞正常工作。 當(dāng)導(dǎo)線 l中有電流 ， 1變化時(shí) ， 根據(jù)電路理論 ， 則通過(guò)電磁耦合產(chǎn)生一個(gè)互感干擾電壓 ， 干擾耦合方式主要為這種電感性耦合 。 ?2．電磁耦合 (電感性耦合 ) 電磁耦合又稱互感耦合 ， 是由于兩個(gè)電路間存在互感 ， 如圖 3—39所示 。 ? 噪聲的耦合方式 ?1．靜電耦合 (電容性耦合 ) 圖 3— 38 靜電耦合 靜電耦合產(chǎn)生的干擾主要是指由于兩個(gè)電路之間存在寄生電容 ， 產(chǎn)生靜電效應(yīng)而引起的干擾 ， 如圖3— 38所示 。 (4)工頻干擾。 (3)射頻干擾。放電干擾是指電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子間的周期性瞬間放電。天電干擾是由雷電、大氣的電離作用、火山爆發(fā)及地震等自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的電磁波和空間電位變化所引起的干擾。 ?2．外部噪聲源 外部噪聲源主要來(lái)自自然界以及檢測(cè)系統(tǒng)周圍的電氣設(shè)備，是由使用條件和外界環(huán)境決定的，與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，主要有： (1)天體和天電干擾。另外內(nèi)部噪聲干擾中還有 一種過(guò)渡干擾，它是電路在動(dòng)態(tài)工作時(shí)引起的干擾。例如：晶體管焊接處接觸不良 (如虛焊或漏焊 )，繼電器觸點(diǎn)之間、插頭與插座之間、電位器滑臂與電阻絲之間的不良接觸等都會(huì)產(chǎn)生接觸噪聲。感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的噪聲干擾十分強(qiáng)烈，單從接收電路的耦合介質(zhì)方面采取被動(dòng)的 (3)接觸噪聲。在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中常常包含有許多感性負(fù)載，如交、直流繼電器、接觸器、電磁鐵和電機(jī)等，它們都具有較大的自感。電路或系統(tǒng)內(nèi)部一般都含有電阻、晶體管、運(yùn)算放大器等元器件，這些元器件都會(huì)產(chǎn)生噪聲，例如電阻的熱噪聲、晶體管的閃爍噪聲和電子管內(nèi)載流子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的散粒噪聲等。多數(shù)情況下，需在這三個(gè)方面同時(shí)采取措施。 3． 7 傳輸中的抗干擾技術(shù) ? 形成噪聲干擾必須具備三個(gè)要素：噪聲源、對(duì)噪聲敏感的接收電路及噪聲源接收電路間的耦合通道。這種濾波器是由 MOS開關(guān)、 MOS電容和運(yùn)算放大器構(gòu)成的集成電路，以開關(guān)電容替代 RC濾波器中的電阻 R，這樣濾波器的特性取決于開關(guān)頻率和電路中有關(guān)電容的比值。圖 3— 33 (b)中，將高通網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)算放大器的負(fù)反饋，起到低通濾波器的作用。 當(dāng) 時(shí)， ，即 時(shí)，是高通濾波器的截止頻率。 當(dāng) 時(shí)， 濾波器起著積分器的作用，輸出 ey為 )(f?圖 3—31 RC低通濾波器幅頻特性 2．一階 RC高通無(wú)源濾波器 ??21??f 0)(,1)( ?? ffA ???21?f 21)( ?fA ??212 ?? cff??21??ffjfA ??2)( ?圖 3— 32為高通濾波器典型電路及其幅頻、相頻特性。 當(dāng) 時(shí)， ，即 。 20A 210 cc fff ??BfQ 0?1．一階 RC低通無(wú)源濾波器 ??21??f ,1)( ?fA??21?f 21)( ?fA ??2 12 ?? cff??21??f?? dteRCe xy 1當(dāng)待濾波信號(hào)的頻率 時(shí)， 與 f的關(guān)系近似為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，信號(hào)幾乎不受衰減通過(guò)濾波器。或 從 fc1到 fc1／ 2）時(shí)，幅頻特性的衰減量，以 dB為單位。在過(guò)渡帶頻段內(nèi)，幅頻曲線的 傾斜程度，反映了濾波器對(duì)通帶頻段以外其它頻率成分的衰減快慢。紋波幅度值 d與幅頻特性的平均值 A0相比，越小越好， 即： d《 3．帶寬 B 上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器的帶寬 B。 圖 3— 30 帶通濾波器幅頻特性 實(shí)際濾波器的幅頻特性與理想濾波器有很大的差異， 以圖 3— 29所示的帶通濾波器為例：理想濾波器的通帶和阻帶之間是直角轉(zhuǎn)折 ， 沒(méi)有過(guò)渡帶；實(shí)際上通帶和阻帶之間不可避免地存在過(guò)渡帶 ， 沒(méi)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；通帶中幅頻特性也不是常數(shù)：因此 ， 對(duì)于實(shí)際濾波器需要用更多的參數(shù)來(lái)描述其特性。當(dāng)幅頻特性值下降為 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為實(shí)際濾波器的截止頻率。 一、濾波器的分類 根據(jù)濾波器的選頻作用可將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻濾 波器，其幅頻特性如圖 3—29所示。 圖 3—27 LM331作 V/F轉(zhuǎn)換 圖 3—28 LM331作 F/V轉(zhuǎn)換 濾波器電路 濾波器是一種選頻裝置，它可以允許信號(hào)中某種頻率成分通過(guò)而對(duì) 其它頻率成分進(jìn)行極大地抑制或衰減，起到 “ 篩選頻率 ” 的作用。另一方面，頻率 信號(hào)抗干擾性好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，可以調(diào)制在射頻信號(hào)上進(jìn)行無(wú)線傳輸，也 可調(diào)制成光脈沖用光纖傳送，不受電磁場(chǎng)影響。 圖 3—26就是一個(gè) I/V轉(zhuǎn)換電路 ， 其中 RC構(gòu)成低通濾波網(wǎng)絡(luò) ， 可調(diào)電租 Rw用于調(diào)整輸出電壓值 。如 AD69 AD69 XTR1 ZF2B20等。這樣兼容性和互換性大為提高，儀表配套也很方便。國(guó)際電工委員 會(huì) (IEC)將電流信號(hào)為 4～ 20mA（ DC）和電壓 1～ 20V（ DC）確定為過(guò) 程控制系統(tǒng)電模擬信號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 ? 直流信號(hào)便于 A／ D轉(zhuǎn)換。這樣不僅便于使用微機(jī)進(jìn)行檢測(cè)， 同時(shí)可以使指示、記錄儀表通用化。 信號(hào)變換電路 各種各樣的傳感器都是把非電量轉(zhuǎn)換成電量，但電量的形式卻不盡 統(tǒng)一，有電阻、電感、電容、電壓、頻率和相位等多種形式。模擬信號(hào)的隔離問(wèn)題要比解決數(shù)字信號(hào)的隔離問(wèn)題困難得多。 由于光電耦合線性度較差，現(xiàn)多采用變壓器耦合方式。 隔離放大器的符號(hào)如圖 3—23所示。 在微電量，高放大，精密測(cè)量的要求下，測(cè)量放大器（又稱儀用放大器） 應(yīng)運(yùn)而生。 圖 3—21 測(cè)量放大器原理圖 放大器電路 運(yùn)算放大器由于結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱，抵御共模干擾的能力很差。這些處理包括信號(hào)形式的變換、量程調(diào)整、環(huán)境補(bǔ)償、線性化等。 (2)某些測(cè)量信號(hào)可能是非電量，如熱電阻等，這些非電壓量信號(hào)必須變換為電壓信號(hào)。 3． 6 信號(hào)預(yù)處理 傳感器信號(hào)調(diào)理電路是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，也是傳感器和 A／ D之間以及 D／ A和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋梁。 從靜態(tài)到 400Hz，可采用應(yīng)變式、伺服式等； 0～ ，可用應(yīng)變式、渦流式等， 2～ 1000Hz，可采用磁電式等； ～ 20220Hz或更高頻率可采用壓電式。 對(duì)于小幅值 (如 )的振動(dòng)，宜采用磁電式、伺服式等傳感器；一般振幅 (如 10g以下 )的振動(dòng)，各種傳感器均可適用； 10g到 1000g的振動(dòng)可采甩壓電式及應(yīng)變式等加速度傳感器；對(duì)于更大的振動(dòng)或沖擊宜采用壓電式。若必須采用非接觸式測(cè)量法時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的安裝場(chǎng)所及其周圍的環(huán)境條件。 ～ 1％。從 R=S1／ S2：及 P= S1S2即能算出兩傳感器的 S1及 S2。激振器用來(lái)對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行振動(dòng)，從而求出兩個(gè)傳感器的靈敏度比R。 b．互易法 互易法校準(zhǔn)是基于某些傳感器的輸入和輸出之間存在互易依存性的原理，即輸入與輸出之間是可逆的。 a．比較法 (背靠背法 ) 利用精度等級(jí)較高的振動(dòng)傳感器 (如壓電式標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器 )和被校傳感器盡可能靠近在一起裝到振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，選擇一定的振動(dòng)頻率及幅值進(jìn)行振動(dòng)，比較兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)，就可算出被校傳感器的靈敏度。 電磁激振器的特點(diǎn)是：可以對(duì)旋轉(zhuǎn)著的被測(cè)對(duì)象進(jìn)行激振，它不受附加質(zhì)量和剛度的影響，其激振頻率上限約為 500 Hz～ 800 Hz左右。其結(jié)構(gòu)原理如圖 3— 18所示 ②電磁式激振器 ——相對(duì)式 電磁式激振器是直接利用電磁力作為激振力，它常用于非接觸式激振。 ① 電動(dòng)式激振器 —— 絕對(duì)式 電動(dòng)式激振器是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能對(duì)被測(cè)對(duì)象提供激振力的裝置。 從波形圖和頻譜圖可以看出：錘帽材料越硬，其敲擊力波形圖的峰值越高，持續(xù)時(shí)間越短，越接近于理想的脈沖函數(shù)；而且，錘帽材料越硬，其敲擊力的譜特性圖中平坦段的頻率范圍越寬。 1)．脈沖力激振器 脈沖力激振器為一個(gè)內(nèi)部裝有壓電式力傳感器的測(cè)力榔頭，又稱脈沖錘。 激振器的形式有脈沖的、正弦的和隨機(jī)的三種。 圖 3—17 脈沖力激振器 激振器是對(duì)被測(cè)對(duì)象施加某種預(yù)定要求的激振力，使其產(chǎn)生預(yù)期振動(dòng)的裝 置。 許多干擾力和動(dòng)載荷 (如切削力等 )也具有隨機(jī)性質(zhì)，也可作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 的隨機(jī)激振源。市場(chǎng)上所售的白噪聲發(fā)生器能產(chǎn)生連續(xù)的隨機(jī)信號(hào)，它 可激起被測(cè)對(duì)象在一定頻率范圍內(nèi)的隨機(jī)振動(dòng)。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件，如建筑物、橋梁等的激振，就可采用類似的辦法。 3) 階躍激振 階躍激振是指被測(cè)對(duì)象突然受到或消除一恒作用力而產(chǎn)生自由振動(dòng)的激振方法。這種方法具有試驗(yàn)時(shí)間短，