第09章傳感器信號(hào)的處理

1、第第9 9章章 傳感器信號(hào)的處理傳感器信號(hào)的處理第第9 9章章 傳感器信號(hào)的處理傳感器信號(hào)的處理9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路 9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 9.4 9.4 濾波電路濾波電路 9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 9.1.1 9.1.1 傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn) 9.1.2 9.1.2 傳感器信號(hào)

2、的預(yù)處理方法傳感器信號(hào)的預(yù)處理方法 9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理9.1.1 9.1.1 傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn) 傳感器輸出信號(hào)具有以下特點(diǎn)：傳感器輸出信號(hào)具有以下特點(diǎn)： (1) (1) 傳感器種類(lèi)繁多，輸出形式各式各樣。有開(kāi)關(guān)傳感器種類(lèi)繁多，輸出形式各式各樣。有開(kāi)關(guān)信號(hào)型、模擬信號(hào)型信號(hào)型、模擬信號(hào)型( (有電壓型、電流型和阻抗型等有電壓型、電流型和阻抗型等) )和和數(shù)字信號(hào)型等。數(shù)字信號(hào)型等。 (2) (2) 傳感器的輸出信號(hào)一般比較微弱，有的傳感器傳感器的輸出信號(hào)一般比較微弱，有的傳感器輸出電壓僅有輸出電壓僅有0.1mV0.1mV。9.1 9.1

3、傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 (3) (3) 傳感器的輸出阻抗都比較高，這樣使傳感傳感器的輸出阻抗都比較高，這樣使傳感器信號(hào)輸入到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)衰器信號(hào)輸入到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)衰減。減。 (4) (4) 傳感器的動(dòng)態(tài)范圍很寬。傳感器的動(dòng)態(tài)范圍很寬。 (5) (5) 傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系有時(shí)不是傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系有時(shí)不是線性關(guān)系。線性關(guān)系。 (6) (6) 傳感器的輸出量會(huì)受溫度的影響。傳感器的輸出量會(huì)受溫度的影響。9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理9.1.2 9.1.2 傳感器信號(hào)的預(yù)處理方法傳感器信號(hào)的預(yù)處理方法 常用的

4、傳感器信號(hào)的預(yù)處理方法有以下幾種：常用的傳感器信號(hào)的預(yù)處理方法有以下幾種： (1) (1) 阻抗變換電路在傳感器輸出為高阻抗的情阻抗變換電路在傳感器輸出為高阻抗的情況下，變換為低阻抗，以便于檢測(cè)電路準(zhǔn)確地拾取況下，變換為低阻抗，以便于檢測(cè)電路準(zhǔn)確地拾取傳感器的輸出信號(hào)。傳感器的輸出信號(hào)。 (2) (2) 放大電路將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大。放大電路將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大。 (3) (3) 電流電壓轉(zhuǎn)換電路將傳感器的電流輸出轉(zhuǎn)電流電壓轉(zhuǎn)換電路將傳感器的電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓值。換成電壓值。9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 (4) (4) 頻率電壓轉(zhuǎn)換電路把傳感器輸出的頻率信頻

5、率電壓轉(zhuǎn)換電路把傳感器輸出的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流或電壓值。號(hào)轉(zhuǎn)換為電流或電壓值。 (5) (5) 電橋電路把傳感器的電阻、電感和電容值電橋電路把傳感器的電阻、電感和電容值轉(zhuǎn)換為電流或電壓值。轉(zhuǎn)換為電流或電壓值。 (6) (6) 電荷放大器將電場(chǎng)型傳感器輸出產(chǎn)生的電電荷放大器將電場(chǎng)型傳感器輸出產(chǎn)生的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓值。荷量轉(zhuǎn)換為電壓值。 (7) (7) 交交直流轉(zhuǎn)換電路在傳感器為交流輸出的直流轉(zhuǎn)換電路在傳感器為交流輸出的情況下，轉(zhuǎn)換為直流輸出。情況下，轉(zhuǎn)換為直流輸出。9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 (7) (7) 交交直流轉(zhuǎn)換電路在傳感器為交流輸出的直流轉(zhuǎn)換電路在傳感器為交流

6、輸出的情況下，轉(zhuǎn)換為直流輸出。情況下，轉(zhuǎn)換為直流輸出。 (8) (8) 濾波電路通過(guò)低通及帶通濾波器消除傳感濾波電路通過(guò)低通及帶通濾波器消除傳感器的噪聲成分。器的噪聲成分。 (9) (9) 非線性校正電路傳感器的特性是非線性時(shí)，非線性校正電路傳感器的特性是非線性時(shí)，進(jìn)行非線性校正。進(jìn)行非線性校正。9.1 9.1 傳感器信號(hào)的預(yù)處理傳感器信號(hào)的預(yù)處理 (10) (10) 對(duì)數(shù)壓縮電路。當(dāng)傳感器輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)對(duì)數(shù)壓縮電路。當(dāng)傳感器輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較寬時(shí)，用對(duì)數(shù)電路進(jìn)行壓縮范圍較寬時(shí)，用對(duì)數(shù)電路進(jìn)行壓縮。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.1 9.2.1 高精度、低漂移

7、運(yùn)算放大器高精度、低漂移運(yùn)算放大器 9.2.2 9.2.2 高輸入阻抗運(yùn)算放大電路及高輸入阻抗運(yùn)算放大電路及 儀表放大器儀表放大器 9.2.4 9.2.4 程控增益放大器程控增益放大器 9.2.3 9.2.3 隔離放大器和隔離放大系統(tǒng)隔離放大器和隔離放大系統(tǒng) 9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.1 9.2.1 高精度、低漂移運(yùn)算放大器高精度、低漂移運(yùn)算放大器 溫度漂移系數(shù)是運(yùn)算放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。溫度漂移系數(shù)是運(yùn)算放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。通用型運(yùn)算放大器的溫度漂移系數(shù)一般在通用型運(yùn)算放大器的溫度漂移系數(shù)一般在1010300V/300V/范圍內(nèi)，而低溫度漂移運(yùn)算放大器

8、的溫范圍內(nèi)，而低溫度漂移運(yùn)算放大器的溫度漂移系數(shù)僅為度漂移系數(shù)僅為1V/1V/左右。左右。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路 ADOP-07 ADOP-07是最典型的低溫度漂移運(yùn)算放大器，其是最典型的低溫度漂移運(yùn)算放大器，其溫度漂移系數(shù)為溫度漂移系數(shù)為0.2V/0.2V/。它還具有極低的失調(diào)電。它還具有極低的失調(diào)電壓壓(10V)(10V)、較高的共模輸入電壓、較高的共模輸入電壓(14V)(14V)和共模抑制和共模抑制比比(126dB)(126dB)，電源電壓范圍為，電源電壓范圍為(3(38)V8)V。該運(yùn)算放大。該運(yùn)算放大器的一種接法如圖器的一種接法如圖9-19-1所示。

9、所示。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路圖圖9-1 ADOP-079-1 ADOP-07運(yùn)算放大器接線圖運(yùn)算放大器接線圖 9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.2 9.2.2 高輸入阻抗運(yùn)算放大電路及儀高輸入阻抗運(yùn)算放大電路及儀表放大器表放大器9.2.2.1 CA3l409.2.2.1 CA3l40 CA3140 CA3140是一種高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器，其是一種高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器，其輸入阻抗達(dá)輸入阻抗達(dá)10101212，開(kāi)環(huán)增益和共模抑制比也較高，開(kāi)環(huán)增益和共模抑制比也較高，電源電壓為電源電壓為15V15V。如圖。如圖9-29-2所示為

10、所示為CA3140CA3140的一種接法。的一種接法。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路圖圖9-2 CA31409-2 CA3140運(yùn)算放大器接線圖運(yùn)算放大器接線圖9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.2.2 9.2.2.2 儀表放大器儀表放大器 儀表放大器也稱測(cè)量放大器或數(shù)據(jù)放大器。在儀表放大器也稱測(cè)量放大器或數(shù)據(jù)放大器。在模擬放大電路中，常采用由模擬放大電路中，常采用由3 3個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的對(duì)個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的對(duì)稱式差動(dòng)放大器來(lái)提高輸入阻抗、共模抑制比、閉稱式差動(dòng)放大器來(lái)提高輸入阻抗、共模抑制比、閉環(huán)增益和溫度穩(wěn)定性，如圖環(huán)增益和溫度穩(wěn)定性

11、，如圖9-39-3所示。放大器的差動(dòng)所示。放大器的差動(dòng)輸入端輸入端V VIN+IN+和和V VIN-IN-分別是兩個(gè)運(yùn)算放大器的同相輸入端，分別是兩個(gè)運(yùn)算放大器的同相輸入端，因此輸入阻抗很高，而且電路的對(duì)稱結(jié)構(gòu)保證了抑因此輸入阻抗很高，而且電路的對(duì)稱結(jié)構(gòu)保證了抑制共模信號(hào)的能力。圖制共模信號(hào)的能力。圖9-39-3中電位器中電位器RPRP4 4用以調(diào)整放用以調(diào)整放大倍數(shù)，二極管用來(lái)限幅。大倍數(shù)，二極管用來(lái)限幅。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路圖圖9-3 9-3 儀表放大器儀表放大器9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.3 9.2.3 隔離放大器和

12、隔離放大系統(tǒng)隔離放大器和隔離放大系統(tǒng) 隔離放大器有變壓器耦合隔離放大器有變壓器耦合( (磁耦合磁耦合) )型和光電耦型和光電耦合型兩類(lèi)。合型兩類(lèi)。 用于小信號(hào)放大的隔離放大器通常采用變壓器用于小信號(hào)放大的隔離放大器通常采用變壓器耦合型，這種放大器內(nèi)含有一個(gè)為調(diào)制器提供載波耦合型，這種放大器內(nèi)含有一個(gè)為調(diào)制器提供載波的振蕩器，輸入信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制，然后通的振蕩器，輸入信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制，然后通過(guò)變壓器耦合到輸出電路。在輸出電路中，已被輸過(guò)變壓器耦合到輸出電路。在輸出電路中，已被輸入信號(hào)調(diào)制的載波又被解調(diào)，恢復(fù)為輸入信號(hào)，并入信號(hào)調(diào)制的載波又被解調(diào)，恢復(fù)為輸入信號(hào)，并經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸

13、出。經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸出。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路 MODEL284JMODEL284J是一種常用的變壓器耦合型隔離是一種常用的變壓器耦合型隔離放大器，其內(nèi)部包含有輸入放大器、調(diào)制器、變放大器，其內(nèi)部包含有輸入放大器、調(diào)制器、變壓器、解調(diào)器和振蕩器等部分，它的接法如圖壓器、解調(diào)器和振蕩器等部分，它的接法如圖9-9-4 4所示。所示。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路圖圖9-4 9-4 變壓器耦合型隔離放大器變壓器耦合型隔離放大器MODEL284JMODEL284J接線圖接線圖9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路9.2.

14、4 9.2.4 程控增益放大器程控增益放大器 程控增益放大器是解決寬范圍模擬信號(hào)數(shù)據(jù)程控增益放大器是解決寬范圍模擬信號(hào)數(shù)據(jù)采集的簡(jiǎn)單而有效的方法，其原理如圖采集的簡(jiǎn)單而有效的方法，其原理如圖9-59-5所示。所示。它由運(yùn)算放大器它由運(yùn)算放大器A A和多路模擬開(kāi)關(guān)和多路模擬開(kāi)關(guān)S1S1S Sn n( (可采用可采用CD4051CD4051或或AD7501AD7501，由，由CPUCPU通過(guò)程序來(lái)控制某一路通過(guò)程序來(lái)控制某一路開(kāi)關(guān)的接通開(kāi)關(guān)的接通) )、電阻網(wǎng)絡(luò)及控制電路組成。、電阻網(wǎng)絡(luò)及控制電路組成。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路 各支路開(kāi)關(guān)各支路開(kāi)關(guān)S1S1S Sn

15、n的通斷受輸入二進(jìn)制數(shù)的通斷受輸入二進(jìn)制數(shù)d d1 1，d d2 2，dndn的相應(yīng)位控制，當(dāng)?shù)南鄳?yīng)位控制，當(dāng)dndn=1=1時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)S Sn n接接通，當(dāng)通，當(dāng)dndn=0=0時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)S Sn n斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)不斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)不同，運(yùn)算放大器輸入端等效電阻的大小也不一樣，同，運(yùn)算放大器輸入端等效電阻的大小也不一樣，使得運(yùn)算放大器的閉環(huán)增益隨輸入二進(jìn)制數(shù)變化。使得運(yùn)算放大器的閉環(huán)增益隨輸入二進(jìn)制數(shù)變化。9.2 9.2 傳感器信號(hào)的放大電路傳感器信號(hào)的放大電路圖圖9-5 9-5 程控增益放大器原理圖程控增益放大器原理圖9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

16、9.3.1 9.3.1 信號(hào)調(diào)制的概念信號(hào)調(diào)制的概念 9.3.2 9.3.2 電橋調(diào)幅的原理電橋調(diào)幅的原理 9.3.4 9.3.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 9.3.3 9.3.3 電橋調(diào)幅波的解調(diào)電橋調(diào)幅波的解調(diào) 9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)9.3.1 9.3.1 信號(hào)調(diào)制的概念信號(hào)調(diào)制的概念 所謂調(diào)制，就是利用信號(hào)來(lái)控制高頻振蕩的過(guò)程，所謂調(diào)制，就是利用信號(hào)來(lái)控制高頻振蕩的過(guò)程，即人為地產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)即人為地產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)( (它由頻率、幅值和相位它由頻率、幅值和相位3 3個(gè)個(gè)參數(shù)決定參數(shù)決定) )，使這個(gè)高頻信號(hào)的，使這個(gè)高頻信號(hào)的3 3個(gè)參數(shù)中的一個(gè)隨著需個(gè)參數(shù)中的一個(gè)

17、隨著需要傳輸?shù)男盘?hào)變化而變化。這樣，原來(lái)變化緩慢的信號(hào)，要傳輸?shù)男盘?hào)變化而變化。這樣，原來(lái)變化緩慢的信號(hào)，就被這個(gè)受控制的高頻振蕩信號(hào)所代替，進(jìn)行放大和傳就被這個(gè)受控制的高頻振蕩信號(hào)所代替，進(jìn)行放大和傳輸，以期得到最好的放大和傳輸效果。輸，以期得到最好的放大和傳輸效果。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 所謂解調(diào)，就是從已被放大和傳輸?shù)?，且有原?lái)所謂解調(diào)，就是從已被放大和傳輸?shù)?，且有原?lái)信號(hào)信息的高頻信號(hào)中，把原來(lái)信號(hào)取出的過(guò)程。信號(hào)信息的高頻信號(hào)中，把原來(lái)信號(hào)取出的過(guò)程。調(diào)制的過(guò)程有調(diào)制的過(guò)程有3 3種：種： (1) (1) 高頻振蕩的幅度受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)高頻振蕩的幅度

18、受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)幅，以幅，以AMAM表示。表示。 (2) (2) 高頻振蕩的頻率受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)高頻振蕩的頻率受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)頻，以頻，以FMFM表示。表示。 (3) (3) 高頻振蕩的相位受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)高頻振蕩的相位受緩變信號(hào)控制時(shí)，稱為調(diào)相，以相，以PMPM表示。表示。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)9.3.2 9.3.2 電橋調(diào)幅的原理電橋調(diào)幅的原理由第由第2 2章可知，電橋的輸出與輸入關(guān)系通式為章可知，電橋的輸出與輸入關(guān)系通式為(9-1)(9-1)式中式中 u u0 0 輸出電壓；輸出電壓； K K 接法系數(shù)，其中單臂橋接法，半橋接法，

19、接法系數(shù)，其中單臂橋接法，半橋接法，全橋接法；全橋接法；OIuK Ru9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) R R 電橋輸入；電橋輸入； u uI I 電橋的激勵(lì)電壓。電橋的激勵(lì)電壓。當(dāng)當(dāng) ， 時(shí)有時(shí)有(9-2)(9-2)Imcos()uUtIm()cos()uK RtUt ( )RR t9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 由上式可知，電橋輸出電壓由上式可知，電橋輸出電壓u u0 0的幅值隨輸入信號(hào)的幅值隨輸入信號(hào)R R( (t t) )而變，或者說(shuō)，而變，或者說(shuō)，u u0 0的幅值受的幅值受R R( (t t) )的控制。從信號(hào)的控制。從信號(hào)調(diào)制角度說(shuō)，電橋激勵(lì)電壓

20、調(diào)制角度說(shuō)，電橋激勵(lì)電壓u uI I是調(diào)制過(guò)程的載波，電是調(diào)制過(guò)程的載波，電橋的輸入橋的輸入R R是調(diào)制過(guò)程的調(diào)制信號(hào)，電橋的輸出是調(diào)制過(guò)程的調(diào)制信號(hào)，電橋的輸出u u0 0是是調(diào)制過(guò)程的調(diào)制波。因此，電橋就是一個(gè)調(diào)幅器，它調(diào)制過(guò)程的調(diào)制波。因此，電橋就是一個(gè)調(diào)幅器，它的原理和輸出、輸入的關(guān)系如圖的原理和輸出、輸入的關(guān)系如圖9-69-6所示。所示。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)圖圖9-6 9-6 電橋調(diào)幅的原理和輸出、輸入的關(guān)系電橋調(diào)幅的原理和輸出、輸入的關(guān)系9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 如圖如圖9-69-6所示的調(diào)制波是載波隨調(diào)制信號(hào)變化的結(jié)所示的調(diào)制波

21、是載波隨調(diào)制信號(hào)變化的結(jié)果。它的頻率和載波相同，它的幅值隨調(diào)制信號(hào)而變果。它的頻率和載波相同，它的幅值隨調(diào)制信號(hào)而變化，它的波峰的連線化，它的波峰的連線( (稱為包絡(luò)線，圖中未畫(huà)出稱為包絡(luò)線，圖中未畫(huà)出) )的形的形狀和調(diào)制信號(hào)的波形一致。包絡(luò)線與調(diào)制信號(hào)的逼近狀和調(diào)制信號(hào)的波形一致。包絡(luò)線與調(diào)制信號(hào)的逼近程度表征了調(diào)制的精度。為了保證調(diào)制精度，一般需程度表征了調(diào)制的精度。為了保證調(diào)制精度，一般需使載波的頻率大于調(diào)制信號(hào)頻率的使載波的頻率大于調(diào)制信號(hào)頻率的1010倍以上，常取倍以上，常取2020倍。倍。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)9.3.3 9.3.3 電橋調(diào)幅波的解調(diào)電橋

22、調(diào)幅波的解調(diào) 電橋調(diào)幅波的解調(diào)，常用相敏檢波器電橋調(diào)幅波的解調(diào)，常用相敏檢波器( (或稱相敏或稱相敏解調(diào)器解調(diào)器) )。常見(jiàn)的二極管相敏檢波器的結(jié)構(gòu)和輸出、。常見(jiàn)的二極管相敏檢波器的結(jié)構(gòu)和輸出、輸入的關(guān)系如圖輸入的關(guān)系如圖9-79-7所示。它是一種能夠辨別調(diào)制信所示。它是一種能夠辨別調(diào)制信號(hào)極性號(hào)極性( (相位相位) )的解調(diào)器。的解調(diào)器。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)圖圖9-7 9-7 二極管相敏檢波器的結(jié)構(gòu)和輸出、輸入的關(guān)系二極管相敏檢波器的結(jié)構(gòu)和輸出、輸入的關(guān)系9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 調(diào)幅波經(jīng)過(guò)相敏檢波后，既能反映出調(diào)制信號(hào)的幅調(diào)幅波經(jīng)過(guò)相敏檢

23、波后，既能反映出調(diào)制信號(hào)的幅值，又能反映出調(diào)制信號(hào)的極性，它由值，又能反映出調(diào)制信號(hào)的極性，它由4 4個(gè)特性相同個(gè)特性相同的二極管的二極管VD1VD1、VD2VD2、VD3VD3、VD4VD4沿同一方向串聯(lián)成一個(gè)沿同一方向串聯(lián)成一個(gè)回路。回路。4 4個(gè)端點(diǎn)分別接在變壓器個(gè)端點(diǎn)分別接在變壓器A A和和B B的二次線圈上。的二次線圈上。變壓器變壓器A A的一次線圈中接入電橋調(diào)幅器輸出的調(diào)幅波的一次線圈中接入電橋調(diào)幅器輸出的調(diào)幅波u uO O，變壓器，變壓器B B的一次線圈中接入與電橋調(diào)幅器載波一的一次線圈中接入與電橋調(diào)幅器載波一樣的參考電壓樣的參考電壓u uI I，作為辨別電橋輸出的調(diào)幅波相位，作

24、為辨別電橋輸出的調(diào)幅波相位( (極性極性) )的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。R Rf f是解調(diào)器的負(fù)載電阻，解調(diào)器的輸是解調(diào)器的負(fù)載電阻，解調(diào)器的輸出電壓從出電壓從R Rf f上引出。上引出。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)9.3.4 9.3.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 Y6D-3Y6D-3型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀是利用電橋調(diào)幅和相敏解型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀是利用電橋調(diào)幅和相敏解調(diào)的典型例子。它的調(diào)制過(guò)程各環(huán)節(jié)的輸出波形如調(diào)的典型例子。它的調(diào)制過(guò)程各環(huán)節(jié)的輸出波形如圖圖9-89-8所示。所示。9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)圖圖9-8 Y6D-39-8 Y6D-3型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀調(diào)制過(guò)程各環(huán)節(jié)的波形型動(dòng)態(tài)應(yīng)

25、變儀調(diào)制過(guò)程各環(huán)節(jié)的波形9.3 9.3 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 圖圖9-89-8中的電橋由載波發(fā)生器供給高頻等幅電壓中的電橋由載波發(fā)生器供給高頻等幅電壓u uI(3VI(3V，10kHz)10kHz)，被測(cè)參數(shù)，被測(cè)參數(shù)( (力和應(yīng)變等力和應(yīng)變等) )通過(guò)電阻通過(guò)電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成電阻變化值后，作為調(diào)制信號(hào)通過(guò)電應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成電阻變化值后，作為調(diào)制信號(hào)通過(guò)電橋?qū)d波橋?qū)d波u uI I進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制波進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制波u uO O從電橋輸出后，進(jìn)從電橋輸出后，進(jìn)入交流放大器進(jìn)行放大，放大后的調(diào)制波由二極管入交流放大器進(jìn)行放大，放大后的調(diào)制波由二極管相敏檢波器進(jìn)行解調(diào)，再通過(guò)低通濾波器將高頻

26、成相敏檢波器進(jìn)行解調(diào)，再通過(guò)低通濾波器將高頻成分濾去而取得被測(cè)信號(hào)的模擬電壓分濾去而取得被測(cè)信號(hào)的模擬電壓( (電流電流) )，最后，最后，由光線示波器進(jìn)行記錄。由光線示波器進(jìn)行記錄。9.4 9.4 濾波電路濾波電路 9.4 9.4 濾波電路濾波電路 濾波器用以容許通過(guò)某一頻率范圍的電信號(hào)，而阻濾波器用以容許通過(guò)某一頻率范圍的電信號(hào)，而阻止或?yàn)V去此頻率范圍外的電信號(hào)。在檢測(cè)中通常用來(lái)把止或?yàn)V去此頻率范圍外的電信號(hào)。在檢測(cè)中通常用來(lái)把測(cè)量信號(hào)中不同頻率成分分離開(kāi)來(lái)，保留有用信號(hào)，去測(cè)量信號(hào)中不同頻率成分分離開(kāi)來(lái)，保留有用信號(hào)，去除噪聲，所以應(yīng)用廣泛。按通過(guò)的頻率范圍，濾波器可除噪聲，所以應(yīng)用廣泛

27、。按通過(guò)的頻率范圍，濾波器可分為低通濾波分為低通濾波(LPF)(LPF)、高通濾波、高通濾波(HPF)(HPF)、帶通濾波、帶通濾波(BPF)(BPF)和和帶阻濾波帶阻濾波(BEF)4(BEF)4大類(lèi)，它們的特性如圖大類(lèi)，它們的特性如圖9-99-9所示。所示。 9.4 9.4 濾波電路濾波電路 圖圖9-99-9中，中，j j稱為截止頻率稱為截止頻率(rad/s)(rad/s)，它對(duì)應(yīng)，它對(duì)應(yīng)于幅頻特性于幅頻特性H H( (j j)=0.707)=0.707，j j又稱半功率點(diǎn)，即又稱半功率點(diǎn)，即若把不同頻率的電壓加到該類(lèi)濾波器上，經(jīng)濾波后，若把不同頻率的電壓加到該類(lèi)濾波器上，經(jīng)濾波后，= =j

28、 j的那種電壓將被衰減為原信號(hào)電壓幅值的倍，的那種電壓將被衰減為原信號(hào)電壓幅值的倍，由于電功率與電壓幅值的平方成正比，故功率被衰由于電功率與電壓幅值的平方成正比，故功率被衰減為原信號(hào)功率的減為原信號(hào)功率的1/21/2倍。倍。 9.4 9.4 濾波電路濾波電路 理想的濾波器，理想的濾波器，j j是是“通通”與與“阻阻”的分界的分界線，線，j j處應(yīng)為一條豎直線，而實(shí)際濾波器，處應(yīng)為一條豎直線，而實(shí)際濾波器，“通通”與與“阻阻”界線不分明。半功率點(diǎn)是一個(gè)定義性的界界線不分明。半功率點(diǎn)是一個(gè)定義性的界限，所謂截止，也不是真正截止，而是截止了功率限，所謂截止，也不是真正截止，而是截止了功率的一半。的一

29、半。 9.4 9.4 濾波電路濾波電路(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圖圖9-9 9-9 濾波器的特性濾波器的特性9.4 9.4 濾波電路濾波電路 0 0稱為中心頻率，它對(duì)應(yīng)于稱為中心頻率，它對(duì)應(yīng)于H H( () )的極值。對(duì)的極值。對(duì)于帶通濾波器為最大值；對(duì)于帶阻濾波器為最小值。于帶通濾波器為最大值；對(duì)于帶阻濾波器為最小值。0 0的兩旁，可以找到截止頻率的兩旁，可以找到截止頻率i i和和j j，它們的差，它們的差值稱為帶寬，在帶寬范圍內(nèi)，就是需要通過(guò)或需要值稱為帶寬，在帶寬范圍內(nèi)，就是需要通過(guò)或需

30、要截止的頻率成分。截止的頻率成分。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正9.5.1 9.5.1 校正曲線的求取校正曲線的求取 9.5.2 9.5.2 模擬量的非線性校正模擬量的非線性校正 9.5.3 9.5.3 數(shù)字量的非線性校正數(shù)字量的非線性校正 9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用傳感器把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用傳感器把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電量時(shí)，大多數(shù)傳感器的輸出電量與被測(cè)量之間的關(guān)系并量時(shí)，大多數(shù)傳感器的輸出電量與被測(cè)量之間的關(guān)系并非線性關(guān)系。造成非線性的原因很多，主要有：非線性關(guān)系。造成非線性的原因很多，主要有

31、： (1) (1) 傳感元件變換原理的非線性，如測(cè)溫用鉑電阻傳感元件變換原理的非線性，如測(cè)溫用鉑電阻在在00650650范圍內(nèi)，等。范圍內(nèi)，等。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 (2) (2) 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的非線性，如不平衡電橋單測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的非線性，如不平衡電橋單臂工作橋是非線性的等。臂工作橋是非線性的等。 (3) (3) 不少近似線性關(guān)系的轉(zhuǎn)換電路均為相對(duì)于不少近似線性關(guān)系的轉(zhuǎn)換電路均為相對(duì)于一定精度和范圍而言，隨著這些要求的提高，非線一定精度和范圍而言，隨著這些要求的提高，非線性問(wèn)題也就不容忽視了。性問(wèn)題也就不容忽視了。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳

32、感器信號(hào)的非線性校正對(duì)于這些問(wèn)題的解決不外乎對(duì)于這些問(wèn)題的解決不外乎3 3種辦法：種辦法： (1) (1) 縮小測(cè)量范圍，取近似值。縮小測(cè)量范圍，取近似值。 (2) (2) 采用非線性指示刻度。采用非線性指示刻度。 (3) (3) 加非線性校正環(huán)節(jié)。加非線性校正環(huán)節(jié)。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正9.5.1 9.5.1 校正曲線的求取校正曲線的求取 如圖如圖9-109-10所示，特性所示，特性是已知的變換器特性，是已知的變換器特性，求取求取x xm m對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的A Am m點(diǎn)后，作出直線點(diǎn)后，作出直線，再作特性，再作特性相相對(duì)于直線對(duì)于直線的鏡像，則得所需的校正

33、特性的鏡像，則得所需的校正特性。為了。為了避免作圖過(guò)程中特性避免作圖過(guò)程中特性進(jìn)入第二或第四象限，作特進(jìn)入第二或第四象限，作特性性時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取x x、y y坐標(biāo)的比例尺。校正環(huán)節(jié)坐標(biāo)的比例尺。校正環(huán)節(jié)的電壓增益可以在求得校正曲線后考慮。的電壓增益可以在求得校正曲線后考慮。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正圖圖9-10 9-10 校正曲線的求取校正曲線的求取9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正9.5.2 9.5.2 模擬量的非線性校正模擬量的非線性校正 如圖如圖9-119-11所示為一種斜率提升的校正電路，它所示為一種斜率提升的校

34、正電路，它是由反相放大器構(gòu)成的，當(dāng)是由反相放大器構(gòu)成的，當(dāng)VD1VD1、VD2VD2均不導(dǎo)通時(shí)，均不導(dǎo)通時(shí)，閉環(huán)放大器是一個(gè)負(fù)反饋放大器，隨著閉環(huán)放大器是一個(gè)負(fù)反饋放大器，隨著u ui i增大，輸增大，輸出電壓出電壓u uo o反饋增大，反饋增大，VD1VD1導(dǎo)通，電路將引入正反饋，導(dǎo)通，電路將引入正反饋，其結(jié)果是使放大倍數(shù)提高。其結(jié)果是使放大倍數(shù)提高。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 當(dāng)當(dāng)VD2VD2導(dǎo)通時(shí)，正反饋?zhàn)饔眉訌?qiáng)，放大倍數(shù)進(jìn)導(dǎo)通時(shí)，正反饋?zhàn)饔眉訌?qiáng)，放大倍數(shù)進(jìn)一步提高。因而一步提高。因而u uo ou ui i特性是一條斜率提升曲線。特性是一條斜率提升曲線

35、。在圖在圖9-119-11中，縱坐標(biāo)表示輸出電壓絕對(duì)值大小。其中，縱坐標(biāo)表示輸出電壓絕對(duì)值大小。其余校正電路可參閱有關(guān)書(shū)籍。余校正電路可參閱有關(guān)書(shū)籍。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正圖圖9-11 9-11 斜率提升校正電路斜率提升校正電路9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正9.5.3 9.5.3 數(shù)字量的非線性校正數(shù)字量的非線性校正 用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器特性線性化，一般需要進(jìn)行用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器特性線性化，一般需要進(jìn)行兩方面的工作：首先由于大部分儀表、傳感器輸出兩方面的工作：首先由于大部分儀表、傳感器輸出量是模擬量或頻率量，故需要將它們變成數(shù)字量，

36、量是模擬量或頻率量，故需要將它們變成數(shù)字量，也就是使特性數(shù)字化；其次是將特性數(shù)據(jù)表格存于也就是使特性數(shù)字化；其次是將特性數(shù)據(jù)表格存于內(nèi)存，通過(guò)微處理器執(zhí)行程序，對(duì)采樣信息進(jìn)行數(shù)內(nèi)存，通過(guò)微處理器執(zhí)行程序，對(duì)采樣信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)特性數(shù)據(jù)的線性化。據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)特性數(shù)據(jù)的線性化。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線性化，一般有采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線性化，一般有3 3種方法：種方法：計(jì)算法、查表法和插值法。計(jì)算法、查表法和插值法。 (1) (1) 計(jì)算法。當(dāng)傳感器的輸入量與輸出量之間計(jì)算法。當(dāng)傳感器的輸入量與輸出量之間有確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式時(shí)，就可以采用計(jì)算法

37、進(jìn)行非有確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式時(shí)，就可以采用計(jì)算法進(jìn)行非線性補(bǔ)償。計(jì)算法就是在軟件中編制一段完成數(shù)學(xué)線性補(bǔ)償。計(jì)算法就是在軟件中編制一段完成數(shù)學(xué)表達(dá)式的計(jì)算程序，當(dāng)被測(cè)量經(jīng)過(guò)采樣、濾波和變表達(dá)式的計(jì)算程序，當(dāng)被測(cè)量經(jīng)過(guò)采樣、濾波和變換后，直接進(jìn)入計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后的數(shù)值換后，直接進(jìn)入計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后的數(shù)值為經(jīng)過(guò)線性化處理的輸出。為經(jīng)過(guò)線性化處理的輸出。9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 (2) (2) 查表法。如果某些參數(shù)計(jì)算非常復(fù)雜，查表法。如果某些參數(shù)計(jì)算非常復(fù)雜，特別是計(jì)算公式涉及到指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)和特別是計(jì)算公式涉及到指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)和微分、積

38、分等運(yùn)算時(shí)，編制程序相當(dāng)麻煩，用計(jì)微分、積分等運(yùn)算時(shí)，編制程序相當(dāng)麻煩，用計(jì)算法計(jì)算不僅程序冗長(zhǎng)，而且費(fèi)時(shí)，此時(shí)可以采算法計(jì)算不僅程序冗長(zhǎng)，而且費(fèi)時(shí)，此時(shí)可以采用查表法。用查表法。 9.5 9.5 傳感器信號(hào)的非線性校正傳感器信號(hào)的非線性校正 (3) (3) 插值法。插值法就是用一段簡(jiǎn)單的曲線，插值法。插值法就是用一段簡(jiǎn)單的曲線，近似代替這段區(qū)間里的實(shí)際曲線，然后通過(guò)近似曲近似代替這段區(qū)間里的實(shí)際曲線，然后通過(guò)近似曲線公式，計(jì)算出輸出量。使用不同的近似曲線，就線公式，計(jì)算出輸出量。使用不同的近似曲線，就形成不同的插值方法。在儀表及傳感器線性化中常形成不同的插值方法。在儀表及傳感器線性化中常用的

39、插值法有線性插值法用的插值法有線性插值法( (又稱折線法又稱折線法) )和二次插值和二次插值法法( (又稱拋物線法又稱拋物線法) )。9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 9.6.1 A/D9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 9.6.2 A/D9.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇9.6.1 A/D9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) A/DA/D轉(zhuǎn)換器是集成在一塊芯片上，并能完成模擬轉(zhuǎn)換器是集成在一塊芯片上，并能完成模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的單元電路。信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的單元電路。A/DA/

40、D轉(zhuǎn)換的方法有轉(zhuǎn)換的方法有多種，最常用的是直接型和間接型兩類(lèi)。多種，最常用的是直接型和間接型兩類(lèi)。 9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 直接型又稱比較型，它將模擬輸入電壓與基準(zhǔn)直接型又稱比較型，它將模擬輸入電壓與基準(zhǔn)電壓比較后直接得到數(shù)字信號(hào)輸出。間接型又稱積電壓比較后直接得到數(shù)字信號(hào)輸出。間接型又稱積分型，它先將模擬信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔或頻率分型，它先將模擬信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔或頻率信號(hào)，然后再把時(shí)間間隔或頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸信號(hào)，然后再把時(shí)間間隔或頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。在進(jìn)行出。在進(jìn)行8 8位轉(zhuǎn)換時(shí)，比較型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間位轉(zhuǎn)換時(shí)，比較型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為為1010

41、30s30s，而積分型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間較慢，而積分型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間較慢，通常需要通常需要1 120ms20ms。A/DA/D轉(zhuǎn)換器一般有以下性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)換器一般有以下性能指標(biāo)：9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 (1) (1) 分辨率。分辨率。A/DA/D轉(zhuǎn)換器的分辨率轉(zhuǎn)換器的分辨率D D是指輸出是指輸出數(shù)字量對(duì)輸入模擬量變化的分辨能力，利用它可數(shù)字量對(duì)輸入模擬量變化的分辨能力，利用它可以決定使輸出數(shù)碼增加以決定使輸出數(shù)碼增加( (或減少或減少)1)1位所需要的輸位所需要的輸入信號(hào)的最小變化量。入信號(hào)的最小變化量。 9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 分辨

42、率分辨率D D可用可用A/DA/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號(hào)輸出端的位數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號(hào)輸出端的位數(shù)表示，可寫(xiě)成表示，可寫(xiě)成或或 (9-3)(9-3)式中式中 n nA/DA/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。n n越高，測(cè)量誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高，但成本也越高，測(cè)量誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高，但成本也高。當(dāng)高。當(dāng)A/DA/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)足夠多時(shí)，上述兩種表達(dá)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)足夠多時(shí)，上述兩種表達(dá)式是等價(jià)的。式是等價(jià)的。12nD 121nD 9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 (2) (2) 轉(zhuǎn)換時(shí)間。設(shè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。設(shè)A/DA/D轉(zhuǎn)換器已處于準(zhǔn)備就緒狀轉(zhuǎn)換器已處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，從態(tài)，從A/DA/D轉(zhuǎn)換的

43、啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)(Start)(Start)加入時(shí)起，到獲加入時(shí)起，到獲得數(shù)字輸出信號(hào)得數(shù)字輸出信號(hào)( (與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)之值與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)之值) )為止所需的為止所需的時(shí)間稱為時(shí)間稱為A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 (3) (3) 轉(zhuǎn)換頻率。轉(zhuǎn)換頻率與轉(zhuǎn)換時(shí)間成反比，轉(zhuǎn)換頻率。轉(zhuǎn)換頻率與轉(zhuǎn)換時(shí)間成反比，但是對(duì)于但是對(duì)于A/DA/D轉(zhuǎn)換器的最大可能的轉(zhuǎn)換頻率，除了轉(zhuǎn)換器的最大可能的轉(zhuǎn)換頻率，除了考慮轉(zhuǎn)換時(shí)間外，還必須包括置零信號(hào)考慮轉(zhuǎn)換時(shí)間外，還必須包括置零信號(hào)(Reset)(Reset)，把轉(zhuǎn)換器全部恢復(fù)到零的時(shí)間，上

44、述兩項(xiàng)時(shí)間之把轉(zhuǎn)換器全部恢復(fù)到零的時(shí)間，上述兩項(xiàng)時(shí)間之和的倒數(shù)才為轉(zhuǎn)換器的最高工作頻率。和的倒數(shù)才為轉(zhuǎn)換器的最高工作頻率。9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 (4) (4) 精度。精度。A/DA/D轉(zhuǎn)換器的精度定義為輸入模擬轉(zhuǎn)換器的精度定義為輸入模擬信號(hào)的實(shí)際電壓值與被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的理論電信號(hào)的實(shí)際電壓值與被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的理論電壓值之間的差值，這一差值亦稱絕對(duì)誤差。當(dāng)它壓值之間的差值，這一差值亦稱絕對(duì)誤差。當(dāng)它用百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，稱為相對(duì)精度或相對(duì)誤差。用百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，稱為相對(duì)精度或相對(duì)誤差。9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇9.6.2 A/D9.6.2 A

45、/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 在選擇在選擇A/DA/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，除需要滿足用戶的各種轉(zhuǎn)換器時(shí)，除需要滿足用戶的各種技術(shù)要求外，還必須注意如下幾點(diǎn)：技術(shù)要求外，還必須注意如下幾點(diǎn)： (1) (1) 數(shù)字輸出的方式。數(shù)字輸出的方式。 (2) (2) 對(duì)啟動(dòng)信號(hào)的要求。對(duì)啟動(dòng)信號(hào)的要求。 (3) (3) 轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。 (4) (4) 穩(wěn)定性及抗干擾能力等。穩(wěn)定性及抗干擾能力等。9.6 A/D9.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 選擇選擇A/DA/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，需要考慮精度、分辨率、轉(zhuǎn)換器時(shí)，需要考慮精度、分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間和價(jià)格等因素。比較型轉(zhuǎn)換時(shí)間和價(jià)格等因素。比較型A/

46、DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度快，但要實(shí)現(xiàn)高精度則價(jià)格比較高。積換速度快，但要實(shí)現(xiàn)高精度則價(jià)格比較高。積分型分型A/DA/D轉(zhuǎn)換器雖然轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，但價(jià)格低，轉(zhuǎn)換器雖然轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，但價(jià)格低，精度高。精度高。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 9.7.1 9.7.1 干擾的來(lái)源干擾的來(lái)源 9.7.2 9.7.2 抗電磁干擾技術(shù)抗電磁干擾技術(shù) 9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 9.7.1 9.7.1 干擾的來(lái)源干擾的來(lái)源 根據(jù)產(chǎn)生干擾的物理原因，干擾有如下幾種來(lái)源：根據(jù)產(chǎn)生干擾的物理原因，干擾有如下幾種來(lái)源： (1) (1) 機(jī)械的干擾。機(jī)械的干擾。 (2) (2) 熱的干擾。熱的干擾

47、。 (3) (3) 光的干擾。光的干擾。 9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) (4) (4) 濕度變化的影響。濕度變化的影響。 (5) (5) 化學(xué)的干擾?；瘜W(xué)的干擾。 (6) (6) 電和磁的干擾。電和磁的干擾。 (7) (7) 射線輻射的干擾。射線輻射的干擾。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)9.7.2 9.7.2 抗電磁干擾技術(shù)抗電磁干擾技術(shù) 抑制干擾的基本措施中消除干擾源是最有效、抑制干擾的基本措施中消除干擾源是最有效、最徹底的方法。但實(shí)際上不少干擾源是不可消除最徹底的方法。但實(shí)際上不少干擾源是不可消除的，所以需要研究抗電磁干擾技術(shù)?？闺姶鸥蓴_的，所以需要研究抗電磁干擾技術(shù)?？闺姶?/p>

48、干擾技術(shù)有時(shí)又稱為電磁兼容控制技術(shù)，下面介紹幾技術(shù)有時(shí)又稱為電磁兼容控制技術(shù)，下面介紹幾種常用的、行之有效的抗電磁干擾技術(shù)，如屏蔽種常用的、行之有效的抗電磁干擾技術(shù)，如屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、浮置技術(shù)、平衡電路、濾波技技術(shù)、接地技術(shù)、浮置技術(shù)、平衡電路、濾波技術(shù)和光電耦合技術(shù)等。術(shù)和光電耦合技術(shù)等。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 9.7.2.1 9.7.2.1 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路包在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的耦合干擾，路包在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)的耦合干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽可以分為靜電屏蔽、此種方法稱為屏蔽。屏

49、蔽可以分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。 (1)(1)靜電屏蔽。靜電屏蔽。 (2)(2)電磁屏蔽。電磁屏蔽。 (3)(3)低頻磁屏蔽。低頻磁屏蔽。 9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 9.7.2.2 9.7.2.2 接地技術(shù)接地技術(shù) 導(dǎo)線接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接導(dǎo)線接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主要著眼于安全。這種地線也稱為大地，主要著眼于安全。這種地線也稱為“保保護(hù)地線護(hù)地線”。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 如圖如圖9-129-12所示為電氣設(shè)備接大地的示意圖。所示為電氣設(shè)備接大地的示意圖。對(duì)于組成儀器、通信和計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)來(lái)說(shuō)，對(duì)于組

50、成儀器、通信和計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)來(lái)說(shuō)，“地線地線”多是指電信號(hào)的基準(zhǔn)單位，也稱為多是指電信號(hào)的基準(zhǔn)單位，也稱為“公公共參考端共參考端”，它除了作為各級(jí)電路的電流通道之，它除了作為各級(jí)電路的電流通道之外，還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)外，還是保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾的重要環(huán)節(jié)。它可以是接大地的，也可以是與大地隔絕的，節(jié)。它可以是接大地的，也可以是與大地隔絕的，例如飛機(jī)、衛(wèi)星上的地線。因此，通常將儀器設(shè)例如飛機(jī)、衛(wèi)星上的地線。因此，通常將儀器設(shè)備中的公共參考端稱為信號(hào)地線。備中的公共參考端稱為信號(hào)地線。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)圖圖9-12 9-12 電氣設(shè)備接大地的示意圖電氣設(shè)

51、備接大地的示意圖9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)信號(hào)地線又可分為以下幾種：信號(hào)地線又可分為以下幾種： (1) (1) 模擬信號(hào)地線。模擬信號(hào)地線。 (2) (2) 數(shù)字信號(hào)地線。數(shù)字信號(hào)地線。 (3) (3) 信號(hào)源地線。信號(hào)源地線。 (4) (4) 負(fù)載地線。負(fù)載地線。 9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)9.7.2.3 9.7.2.3 浮置技術(shù)浮置技術(shù) 浮置又稱浮空、浮接，它指的是模擬輸入信號(hào)浮置又稱浮空、浮接，它指的是模擬輸入信號(hào)放大器的公共線放大器的公共線( (即模擬信號(hào)地線即模擬信號(hào)地線) )不接機(jī)殼或大不接機(jī)殼或大地。對(duì)于被浮置的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量電路與機(jī)殼或地。對(duì)于被浮置的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量電路與機(jī)殼或大地之間無(wú)直接聯(lián)系。大地之間無(wú)直接聯(lián)系。9.7 9.7 抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù) 前面講過(guò)，屏蔽接地的目的是將干擾電流從信前面講過(guò)，屏蔽接地的目的是將干擾電流從信號(hào)電路引開(kāi)，即不讓干擾電流流經(jīng)導(dǎo)線，而是讓號(hào)電路引開(kāi)，即不讓干擾電流流經(jīng)導(dǎo)線，而是讓干擾電流流經(jīng)屏蔽層到大地。浮置與屏蔽接地相干擾電流流經(jīng)屏蔽層到大地。浮置與屏蔽接地相反，是阻斷干擾電流的通路，檢測(cè)系統(tǒng)被浮置后，反，是阻斷干擾電流的通路，檢測(cè)系統(tǒng)被浮置后，明顯地加大了系統(tǒng)信號(hào)放大器的公共線與大地明顯地加大了系統(tǒng)信號(hào)放