現(xiàn)代測試技術(shù)課件

1、機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第第6 6章章 測試信號(hào)的調(diào)理及其記錄測試信號(hào)的調(diào)理及其記錄第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 電電 橋橋第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器 第四節(jié)第四節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第五節(jié)第五節(jié) 信號(hào)的顯示、記錄與存儲(chǔ)信號(hào)的顯示、記錄與存儲(chǔ)機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大多數(shù)不能直傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大

2、多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。 有些傳感器輸出電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，有些傳感器輸出電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。需要去掉噪聲，提高信噪比。 某些場合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要某些場合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對傳感器測量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。對傳感器測量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。 變換與調(diào)理的目的：變換與調(diào)理的目的：便于信號(hào)的傳輸與處便于信號(hào)的傳輸與處理。理。機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試

3、技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第二節(jié)第二節(jié) 電電 橋橋 電橋：電橋：將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測量電路。流輸出的一種測量電路。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡單可靠，具有很高的精度和靈敏度。電路簡單可靠，具有很高的精度和靈敏度。 按激勵(lì)電源的類型可分為：按激勵(lì)電源的類型可分為：直流電橋直流電橋交流電橋交流電橋按輸出方式分為：按輸出方式分為： 不平衡式電橋不平衡式電橋平衡式電橋平衡式電橋不平衡式電橋不平衡式電橋應(yīng)用更為廣泛。下面僅對不平衡式電橋加以介紹。應(yīng)用更為廣泛。下面僅對不平衡式電橋加以介紹。 機(jī)械與電氣工程

4、學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄一、直流電橋一、直流電橋 電橋的輸出電壓：電橋的輸出電壓： eeadabURRRRRRRRURRRRRRRIRIUUU)()(4321423143421122110直流電橋的平衡條件：直流電橋的平衡條件： 4231RRRR機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 電橋的連接形式：電橋的連接形式：單臂電橋單臂電橋、半橋半橋與與全橋全橋。 單臂電橋單臂電橋：工作中只有：工作中

5、只有一個(gè)橋臂電阻隨被測量的一個(gè)橋臂電阻隨被測量的變化而變化。變化而變化。 04321RRRRR000424RRUURRRUee0RR 取取 電橋的輸出電壓：電橋的輸出電壓： 靈敏度：靈敏度：eURRUS4100激勵(lì)電壓激勵(lì)電壓UeUe不變不變 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 半橋：半橋：工作中有兩個(gè)橋臂（一般為相鄰橋臂）的阻工作中有兩個(gè)橋臂（一般為相鄰橋臂）的阻值隨被測量差動(dòng)變化。值隨被測量差動(dòng)變化。 002 RRUUe電橋的輸出電壓：電橋的輸出電壓：04321RRRRRRRR21靈敏

6、度：靈敏度：eURRUS2100機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 全橋全橋：工作中四個(gè)橋臂阻值都隨被測量而變化。：工作中四個(gè)橋臂阻值都隨被測量而變化。 04321RRRRRRRRRR4321電橋的輸出電壓：電橋的輸出電壓：eURRU00靈敏度：靈敏度：eURRUS00機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄電橋的和差特性：電橋的和差特性： 1 1）若相鄰兩橋臂電阻同向變化（即兩電阻同時(shí)增大

7、或同）若相鄰兩橋臂電阻同向變化（即兩電阻同時(shí)增大或同時(shí)減?。a(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互抵消；時(shí)減?。?，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互抵消； 2 2）若相鄰兩橋臂電阻反相變化（即兩電阻一個(gè)增大一個(gè)）若相鄰兩橋臂電阻反相變化（即兩電阻一個(gè)增大一個(gè)減?。a(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互迭加。減?。?，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互迭加。 用懸臂梁做敏感元件測力時(shí)，常在梁的上下表面各貼一用懸臂梁做敏感元件測力時(shí)，常在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，并將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋相鄰的兩個(gè)橋臂。個(gè)應(yīng)變片，并將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋相鄰的兩個(gè)橋臂。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)

8、機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄二、交流電橋二、交流電橋 交流電橋采用交流電源激勵(lì)，電橋的四個(gè)臂可為電感、電容或交流電橋采用交流電源激勵(lì)，電橋的四個(gè)臂可為電感、電容或電阻。電阻。如果交流電橋的阻抗、電流及電壓都用如果交流電橋的阻抗、電流及電壓都用復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)表示，則關(guān)表示，則關(guān)于直流電橋的平衡關(guān)系式在交流電橋中也可適用，即于直流電橋的平衡關(guān)系式在交流電橋中也可適用，即交流電橋交流電橋的平衡條件的平衡條件為為 4231ZZZZ把各阻抗用指數(shù)式表示為把各阻抗用指數(shù)式表示為 1011jeZZ 2022jeZZ 3033jeZZ 4044jeZZ )(0402)(03014

9、231jjeZZeZZ423104020301ZZZZ平衡條件：平衡條件：相對兩臂阻抗之模的乘積相對兩臂阻抗之模的乘積應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必須相等。須相等。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄電容電橋電容電橋 244311)1()1(RCjRRCjR平衡條件平衡條件 42132431CRCRRRRR 要使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電阻與電容兩個(gè)參數(shù)，要使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電阻與電容兩個(gè)參數(shù)，即調(diào)節(jié)電阻達(dá)到電阻平衡，調(diào)節(jié)電容達(dá)到電容平衡。即調(diào)

10、節(jié)電阻達(dá)到電阻平衡，調(diào)節(jié)電容達(dá)到電容平衡。 交流電橋四個(gè)交流電橋四個(gè)橋臂中有兩個(gè)橋臂中有兩個(gè)相鄰橋臂采用純電阻元件，相鄰橋臂采用純電阻元件，則另外兩個(gè)橋臂必須接入相同性質(zhì)的阻抗，例如都是電容或者則另外兩個(gè)橋臂必須接入相同性質(zhì)的阻抗，例如都是電容或者都是電感。都是電感。 交流電橋四個(gè)橋臂中有兩個(gè)相對橋臂采用純電阻元件，交流電橋四個(gè)橋臂中有兩個(gè)相對橋臂采用純電阻元件，則另外兩個(gè)橋臂必須接入不同性質(zhì)的阻抗，例如一臂是電容，則另外兩個(gè)橋臂必須接入不同性質(zhì)的阻抗，例如一臂是電容，另一臂是電感。另一臂是電感。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第

11、6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄電感電橋電感電橋 24312431RLRLRRRR244311)()(RLjRRLjR平衡條件平衡條件 要使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電阻與電感兩個(gè)參數(shù)，要使電橋達(dá)到平衡，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電阻與電感兩個(gè)參數(shù)，即調(diào)節(jié)電阻達(dá)到電阻平衡，調(diào)節(jié)電感達(dá)到電感平衡。即調(diào)節(jié)電阻達(dá)到電阻平衡，調(diào)節(jié)電感達(dá)到電感平衡。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄004eZuuZ&單臂電橋單臂電橋輸出電壓：輸出電壓： 靈敏度：靈敏度：14eSu&半橋半橋002eZ

12、uuZ&輸出電壓：輸出電壓： 靈敏度：靈敏度：12eSu&全橋全橋00eZuuZ&輸出電壓：輸出電壓： 靈敏度：靈敏度：eSu &機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第三節(jié)第三節(jié) 濾波器濾波器 什么是濾波什么是濾波? ? 在通過傳感器獲得的信號(hào)中，常?；煜性S多其他頻率在通過傳感器獲得的信號(hào)中，常?；煜性S多其他頻率的干擾。由于這些干擾的存在，有時(shí)得不到正確的測量值，的干擾。由于這些干擾的存在，有時(shí)得不到正確的測量值，甚至有時(shí)有用的信號(hào)被淹沒在干擾噪聲中。為了

13、突出有用信甚至有時(shí)有用的信號(hào)被淹沒在干擾噪聲中。為了突出有用信號(hào)，抑制噪聲干擾，我們就要對傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行濾波。號(hào)，抑制噪聲干擾，我們就要對傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行濾波。 濾波的實(shí)質(zhì)濾波的實(shí)質(zhì)就是對信號(hào)進(jìn)行頻率選擇，完成濾波功能的就是對信號(hào)進(jìn)行頻率選擇，完成濾波功能的裝置稱為裝置稱為濾波器濾波器。當(dāng)信號(hào)通過濾波器時(shí)，信號(hào)中某些頻率成。當(dāng)信號(hào)通過濾波器時(shí)，信號(hào)中某些頻率成分得以通過，其他頻率成分的信號(hào)受到衰減或抑制。信號(hào)通分得以通過，其他頻率成分的信號(hào)受到衰減或抑制。信號(hào)通過濾波器的過程，就稱為對信號(hào)進(jìn)行過濾波器的過程，就稱為對信號(hào)進(jìn)行濾波濾波。機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長

14、江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄按按濾波器的選頻方式濾波器的選頻方式分：分：低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器帶阻濾波器按濾波器電路的構(gòu)成形式分按濾波器電路的構(gòu)成形式分 有源濾波器有源濾波器無源濾波器無源濾波器按所處理的信號(hào)信號(hào)分按所處理的信號(hào)信號(hào)分模擬濾波器模擬濾波器數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器一、濾波器的分類一、濾波器的分類機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄低通濾波器低通濾波器允許在其截止頻率以下的頻

15、率成分通過而高于此允許在其截止頻率以下的頻率成分通過而高于此頻率的頻率成分被衰減；頻率的頻率成分被衰減；高通濾波器高通濾波器只允許在其截止頻率之上的頻率成分通過；只允許在其截止頻率之上的頻率成分通過；帶通濾波器帶通濾波器只允許在其中心頻率附近一定范圍內(nèi)的頻率分量只允許在其中心頻率附近一定范圍內(nèi)的頻率分量通過；通過；帶阻濾波器帶阻濾波器可將選定頻帶上的頻率成分衰減掉?？蓪⑦x定頻帶上的頻率成分衰減掉。a a）低通濾波器）低通濾波器 b b）高通濾波器）高通濾波器 c c）帶通濾波器）帶通濾波器 d d）帶阻濾波器）帶阻濾波器 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試

16、技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄二、理想濾波器特性二、理想濾波器特性 理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)，相頻特性的斜理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)，相頻特性的斜率為常值；在通帶外的幅頻特性應(yīng)為零。率為常值；在通帶外的幅頻特性應(yīng)為零。 理想理想濾波器在工程實(shí)際中是濾波器在工程實(shí)際中是不可能實(shí)現(xiàn)的。不可能實(shí)現(xiàn)的。 00( )0( )2cAffH ffffft 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄三、實(shí)際濾波器三、實(shí)際濾波器 理想濾波器的特性只需用截止

17、頻率理想濾波器的特性只需用截止頻率描述，而實(shí)際濾波器的特性曲線無描述，而實(shí)際濾波器的特性曲線無明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩截止頻率之間的明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩截止頻率之間的幅頻特性也非常數(shù)，故需用更多參幅頻特性也非常數(shù)，故需用更多參數(shù)來描述。數(shù)來描述。實(shí)際濾波器的主要特性參數(shù)：實(shí)際濾波器的主要特性參數(shù)：dB)AA(32log202log202100（1 1）截止頻率）截止頻率fc :fc :幅頻特性值等于幅頻特性值等于 所對應(yīng)的頻率。（所對應(yīng)的頻率。（-3dB-3dB截止截止頻率）頻率）20A機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及

18、記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 （2 2）紋波幅度）紋波幅度d d ：實(shí)際濾波器在通頻帶內(nèi)可能出現(xiàn)紋波：實(shí)際濾波器在通頻帶內(nèi)可能出現(xiàn)紋波變化。其波動(dòng)幅度變化。其波動(dòng)幅度d d與幅頻特性的穩(wěn)定值與幅頻特性的穩(wěn)定值A(chǔ) A0 0相比，越小越好，相比，越小越好，一般應(yīng)遠(yuǎn)小于一般應(yīng)遠(yuǎn)小于-3dB-3dB。即。即 20Ad BfnQ21ccnfff （4 4）品質(zhì)因數(shù)）品質(zhì)因數(shù)Q Q: :中心頻率中心頻率fnfn和帶寬和帶寬B B之比為帶通濾波器之比為帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)的品質(zhì)因數(shù)Q Q。Q Q值越大，表明濾波器頻率分辨力越高。值越大，表明濾波器頻率分辨力越高。帶通濾波器的中心頻率定義為帶通濾波器的中心頻率定義為

19、（3 3）帶寬）帶寬B B：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬（：上下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬（-3dB-3dB帶寬）。帶寬表示濾波器的分辨能力，即濾波器分離信號(hào)中帶寬）。帶寬表示濾波器的分辨能力，即濾波器分離信號(hào)中相鄰頻率成分的能力。相鄰頻率成分的能力。 12ccffB機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 （5 5）倍頻程選擇性）倍頻程選擇性W:W:在兩截止頻率外側(cè)，實(shí)際濾波器有一在兩截止頻率外側(cè)，實(shí)際濾波器有一個(gè)過渡帶，這個(gè)過渡帶的幅頻曲線傾斜程度表明了幅頻特性衰個(gè)過渡帶，這個(gè)過渡帶的幅頻

20、曲線傾斜程度表明了幅頻特性衰減的快慢，它決定著濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力。通減的快慢，它決定著濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力。通常用倍頻程選擇性來表征。所謂倍頻程選擇性，是指在上截止常用倍頻程選擇性來表征。所謂倍頻程選擇性，是指在上截止頻率頻率 與與 之間，或者在下截止頻率之間，或者在下截止頻率 與與 之間幅之間幅頻特性的衰減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。頻特性的衰減值，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量。22cf2cf1cf21cf)(A)2(A20lgW22ccff)(A)2(A20lgW11ccff 倍頻程衰減量以倍頻程衰減量以dB/octdB/oct表示（表示（octaveo

21、ctave，倍頻程）。顯然，倍頻程）。顯然，衰減越快（即衰減越快（即W W值越?。?，濾波器的選擇性越好。對于遠(yuǎn)離截值越小），濾波器的選擇性越好。對于遠(yuǎn)離截止頻率的衰減率也可用止頻率的衰減率也可用1010倍頻程衰減數(shù)表示之。即（倍頻程衰減數(shù)表示之。即（dBdB10oct10oct）。）?；蚧驒C(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 在測試系統(tǒng)中，常用在測試系統(tǒng)中，常用RCRC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對來說不高。而率相對來說不高。而RCRC濾波器電路簡單，抗干擾強(qiáng)

22、，有較好濾波器電路簡單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能。的低頻性能。 （1 1）RCRC低通濾波器低通濾波器 2.RC 2.RC調(diào)諧式濾波器調(diào)諧式濾波器 xyyuudtduRC11s(s)U(s)UH(s)xy121)()()(fjfUfUfHxy機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性 2)(11)()(f2fHfA)arctan()(f2f機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記

23、錄信號(hào)的調(diào)理及記錄RCfc212當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， 近似于一條通過原點(diǎn)的近似于一條通過原點(diǎn)的直線。此時(shí)，直線。此時(shí)，RCRC低通濾波器是一個(gè)不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。低通濾波器是一個(gè)不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。21f1)(fAff )(當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，即，即RC低通濾波器的截止頻率為低通濾波器的截止頻率為21f21)(fA當(dāng)當(dāng) ， ，輸出，輸出u uy y與輸入與輸入u ux x的積分成正比，即：的積分成正比，即： 21f0fA)(dtuuxy1機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄（2）RC高通濾波器高通濾波器

24、 xyyuudtuRC1122fjfjH(f)電路的微分方程式電路的微分方程式令令=RC，稱時(shí)間常數(shù)。，稱時(shí)間常數(shù)。傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)1ssH(s)幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性2)(11)()(f2fHfAf2f1arctan)(機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄RCfc211當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， ，RCRC低通濾波器是一個(gè)低通濾波器是一個(gè)不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。21f1)(fA0)(f當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，即，即RCRC高通濾波器的截止頻率為高通濾波器

25、的截止頻率為21f21)(fA當(dāng)當(dāng) ， ，輸出，輸出u uy y與輸入與輸入u ux x的積分成正比，即：的積分成正比，即： 21f0fA)(dtduuxy機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄（3） RC帶通濾波器帶通濾波器 帶通濾波器可以看作低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)。串聯(lián)后所構(gòu)帶通濾波器可以看作低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)。串聯(lián)后所構(gòu)成的帶通濾波器以原來高通濾波器的截止頻率為下截止頻率，原低通濾成的帶通濾波器以原來高通濾波器的截止頻率為下截止頻率，原低通濾波器的截止頻率為上截止頻率。波

26、器的截止頻率為上截止頻率。 注意多級(jí)濾波器串聯(lián)時(shí)，后一級(jí)成為前一級(jí)的負(fù)載，而前一級(jí)又是注意多級(jí)濾波器串聯(lián)時(shí)，后一級(jí)成為前一級(jí)的負(fù)載，而前一級(jí)又是后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻，存在負(fù)載效應(yīng)問題。因此，兩級(jí)件常常采用信號(hào)后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻，存在負(fù)載效應(yīng)問題。因此，兩級(jí)件常常采用信號(hào)放大器等器件進(jìn)行隔離，實(shí)際的帶通濾波器都是有源的。放大器等器件進(jìn)行隔離，實(shí)際的帶通濾波器都是有源的。機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄（4） RC帶阻濾波器帶阻濾波器 帶阻濾波器同樣也可以看作低通濾波器和高通帶阻濾波器同樣也可

27、以看作低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)。只不過其特性剛好與帶通濾波器相濾波器的串聯(lián)。只不過其特性剛好與帶通濾波器相反。串聯(lián)后所構(gòu)成的帶阻濾波器以原來高通濾波器反。串聯(lián)后所構(gòu)成的帶阻濾波器以原來高通濾波器的截止頻率為上截止頻率，原低通濾波器的截止頻的截止頻率為上截止頻率，原低通濾波器的截止頻率為下截止頻率。率為下截止頻率。機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第四節(jié)第四節(jié) 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)目的：目的：解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。解決微弱緩變信號(hào)的放大以及信號(hào)的傳

28、輸問題。 調(diào)制調(diào)制是指利用某種低頻信號(hào)來控制或改變一高頻振蕩信是指利用某種低頻信號(hào)來控制或改變一高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過程。號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過程。在這里，在這里，高頻高頻振蕩信號(hào)被稱為振蕩信號(hào)被稱為載波載波，控制高頻振蕩的低頻信號(hào)被稱為，控制高頻振蕩的低頻信號(hào)被稱為調(diào)制調(diào)制信號(hào)信號(hào)，調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)為，調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)為已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào)。 解調(diào)解調(diào)是指從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。是指從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。調(diào)制與解調(diào)是一對相反的信號(hào)變換過程，在工程上經(jīng)常結(jié)合調(diào)制與解調(diào)是一對相反的信號(hào)變換過程，在工程上經(jīng)常結(jié)合在

29、一起使用。在一起使用。機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄調(diào)制調(diào)制的種類：的種類：調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)x(t)載波信號(hào)載波信號(hào))2cos()(ftAtza) 幅度幅度調(diào)調(diào)制制(AM)2cos()(*)(0fttxAtyb) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)*)(2cos()(0ttxfAtyc) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(2cos()(0txftAty機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄載波載波調(diào)制信

30、號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)幅波調(diào)幅波 調(diào)頻波調(diào)頻波 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測試信號(hào)相乘，調(diào)幅是將一個(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測試信號(hào)的變化而變化。使載波信號(hào)幅值隨測試信號(hào)的變化而變化。一、幅度調(diào)制與解調(diào)一、幅度調(diào)制與解調(diào))2cos()()()()(0tftxtytxtxm)()(21)()(21)(00fffXfffXtxm)()()()(fYfXtytx)(21)(212cos)(000fffftfty 調(diào)幅過程就相當(dāng)

31、于頻率調(diào)幅過程就相當(dāng)于頻率“搬移搬移”過程。過程。調(diào)幅調(diào)幅機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄解調(diào)解調(diào) 解調(diào)就是把調(diào)幅波解調(diào)就是把調(diào)幅波x xm m(t)(t) 再次與載波再次與載波y(t)y(t)信號(hào)相乘，則頻信號(hào)相乘，則頻域圖形將再一次進(jìn)行域圖形將再一次進(jìn)行“搬移搬移”)2cos()2cos()()()()(00tftftxtytxtzm)2(41)

32、2(41)(21)(00ffXffXfXfZ 用低通濾波器濾除高頻成分，將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜用低通濾波器濾除高頻成分，將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜（只是幅值減半），這一過程稱為（只是幅值減半），這一過程稱為“同步解調(diào)同步解調(diào)”。與原頻譜的。與原頻譜的區(qū)別在于幅值為原來的一半，這可以通過放大來補(bǔ)償。區(qū)別在于幅值為原來的一半，這可以通過放大來補(bǔ)償。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)

33、理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄第五節(jié)第五節(jié) 信號(hào)的顯示、記錄與存儲(chǔ)信號(hào)的顯示、記錄與存儲(chǔ)模擬型指針刻度儀表發(fā)光二極管顯示器指示和顯示儀表數(shù)字型 液晶顯示器陰極射線顯示器顯示和記錄儀器筆式記錄儀模擬型 光線示波器模擬磁帶記錄儀記錄儀器數(shù)字磁帶記錄儀數(shù)字型打印機(jī) 顯示和記錄儀器一般包括指示指示和顯示儀表顯示儀表、記錄儀器記錄儀器。從記錄信號(hào)的性質(zhì)來分，顯示和記錄儀又可分為模擬型和數(shù)字型模擬型和數(shù)字型兩大類。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄一、光線示波器一、光線示波器 是一種常用的模擬式記錄器，主

34、要用于模擬量的數(shù)據(jù)記錄，它將信號(hào)調(diào)整儀輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并記錄在感光紙或膠片上，從而得到試驗(yàn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線。 1 1、光線示波器定義、光線示波器定義(1) 高的靈敏度；(2) 記錄信號(hào)的頻率可達(dá)數(shù)千赫茲；(3) 能最大限度地利用記錄紙；(4) 能夠得到曲線形式的資料，并且直觀性好。(1) 工作頻率還不夠?qū)挘?2) 記錄曲線不能利用數(shù)字分析儀器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；(3) 感光記錄紙價(jià)格較貴，且不能重復(fù)使用。2 2、光線示波器的特點(diǎn)：、光線示波器的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不足之處：不足之處：機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6

35、章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄 是將一個(gè)或多個(gè)變量隨時(shí)間或另一變量變化的過程轉(zhuǎn)換為可識(shí)別和讀取的信號(hào)儀器。它能保存所記錄的信號(hào)變化以便分析處理。記錄儀的最大特點(diǎn)是能自動(dòng)記錄周期性或非周期性多路信號(hào)的慢變化過程和瞬態(tài)電平變化過程。 1 1、記錄儀的定義、記錄儀的定義工作頻率工作頻率輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍記錄線性度記錄線性度分辨度分辨度失真度失真度響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間走紙準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度走紙準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度 2 2、記錄儀的主要技術(shù)指標(biāo)、記錄儀的主要技術(shù)指標(biāo) 二、記二、記 錄錄 儀儀 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章

36、章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄1 1）檢流計(jì)式筆錄儀）檢流計(jì)式筆錄儀 3、筆式記錄儀、筆式記錄儀 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄2 2）函數(shù)記錄儀）函數(shù)記錄儀 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄4、磁帶記錄儀、磁帶記錄儀 磁帶記錄儀是利用鐵磁性材料的磁化進(jìn)行記錄的儀器。 1 1）磁帶記錄儀的特點(diǎn)）磁帶記錄儀的特點(diǎn) (1) 記錄頻帶寬；(2) 能同時(shí)進(jìn)行多路信息的記錄，保證其時(shí)間和相位關(guān)系；(3) 改變時(shí)基的能力，對高頻信息用快速記錄，慢速重放；(4) 特別適用于長時(shí)間連續(xù)記錄；(5) 記錄的信息精度高、失真小、線性好； (6) 前面可加放大器，后面可直接與數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。 機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院長江師范學(xué)院長江師范學(xué)院機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)第第6 6章章 信號(hào)的調(diào)理及記錄信號(hào)的調(diào)理及記錄3 3）磁帶記錄儀的類型）磁帶記錄儀的