四信號(hào)的調(diào)理課件

第四章信號(hào)的調(diào)理和記錄

重點(diǎn)掌握內(nèi)容:1.直流電橋、交流電橋工作原理2.信號(hào)的幅值調(diào)制與解調(diào)原理、頻率調(diào)制與解調(diào)原理3.常用濾波器及其使用方法4.信號(hào)的放大電路及其使用方法5.測(cè)試系統(tǒng)的基本組成1/17/20231

被測(cè)量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，需要進(jìn)行某些調(diào)理和處理，以便提高信噪比，并把信號(hào)轉(zhuǎn)換成更便于處理、接收和顯示的形式，最終轉(zhuǎn)換為儀表示值，或被記錄，或輸入計(jì)算機(jī)、控制裝置，或供人觀察。本章將討論信號(hào)調(diào)理、處理和記錄中常用的某些環(huán)節(jié)，如1.電橋2.調(diào)制和解調(diào)3.濾波器4.信號(hào)顯示和記錄

1/17/20232第一節(jié)電橋

電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測(cè)量電路。其輸出既可用指示儀表直接測(cè)量，也可以送入放大器進(jìn)行放大。由于橋式測(cè)量電路簡(jiǎn)單，并具有較高精確度和靈敏度，因此在測(cè)量裝置中被廣泛應(yīng)用。按照其激勵(lì)電壓的性質(zhì)，可分為直流與交流電橋；按照輸出方式，可分為不平衡橋式電路與平衡橋式電路。1/17/20233輸出電壓：由此可以看出，若要使電橋平衡，輸出為零，應(yīng)滿足：若電橋中任一電阻產(chǎn)生變化,則輸出電壓也產(chǎn)生相應(yīng)的變化.1/17/20235

在測(cè)試技術(shù)中，一般根據(jù)工作中電阻值參與變化的橋臂數(shù)可分為半橋式與全橋式聯(lián)接，如下圖所示。若R1＝R2＝R3＝R4＝R0a)b)c)單臂

半橋全橋1/17/20236（1）半橋單臂接法輸出電壓為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，取相鄰兩橋臂電阻相等，即若，則輸出電壓因，所以靈敏度1/17/20237（3）全橋接法輸出靈敏度1/17/20239電橋的和差特性(差動(dòng)特性)1.若相鄰兩橋臂同相變化,輸出電壓相互抵消;2.若相鄰兩橋臂反相變化,輸出電壓相互疊加.實(shí)際應(yīng)用中,利用和差特性可以完成差動(dòng)感測(cè)輸入變化量;也可以作為溫度補(bǔ)償應(yīng)用.電橋的零位平衡差動(dòng)串聯(lián)平衡差動(dòng)并聯(lián)平衡1/17/202310

二、交流電橋

交流電橋采用交流激勵(lì)電壓。電橋的四個(gè)臂可為電感、電容或電阻。因此，除了電阻外還包含電抗。如果阻抗、電流及電壓都用復(fù)數(shù)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，即電橋達(dá)到平衡時(shí)必須滿足把各阻抗用指數(shù)式表示并代入上式：若此式成立，必須同時(shí)滿足下列兩等式：1/17/202311圖4-5電感電橋

電阻交流電橋的分布電容

右圖是一種常用電感電橋，電橋平衡條件應(yīng)為：對(duì)于純電阻交流電橋，即使各橋臂均為電阻，但由于導(dǎo)線間存在分布電容，相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容。為此，除了有電阻平衡外，還須有電容平衡。1/17/202313帶有電阻、電容平衡的交流電阻電橋

圖示一種用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀中的具有電阻、電容平衡的純電阻電橋。電容C2是一個(gè)差動(dòng)可變電容器，當(dāng)扭動(dòng)電容平衡旋鈕時(shí)，電容器左右兩部分的電容，其一增加，另一則減少，使并聯(lián)到相鄰兩臂的電容值改變，以實(shí)現(xiàn)電容平衡。

1/17/202314在一般情況下，交流電橋的供橋電源必須具有良好的電壓波形與頻率穩(wěn)定度。如電源電壓波形畸變（即包含了高次諧波），對(duì)基波而言，電橋達(dá)到平衡，而對(duì)高次諧波，電橋不一定能平衡，因而將有高次諧波的電壓輸出。一般采用音頻交流電源［（5～10）kHz］作為電橋電源。這樣，電橋輸出將為調(diào)制波，外界工頻干擾不易從線路中引入，并且后接交流放大電路簡(jiǎn)單而無(wú)零漂。1/17/202315第二節(jié)調(diào)制與解調(diào)

一些被測(cè)量，如力、位移等，經(jīng)過(guò)傳感器變換以后，常常是一些緩變的電信號(hào)。從放大處理來(lái)看，這類信號(hào)除用直流放大外，目前較常用的還是先調(diào)制而后用交流放大。調(diào)制就是利用低頻信號(hào)來(lái)控制或改變高頻振蕩的某個(gè)參數(shù)(幅值,頻率,相位)的過(guò)程。

最終從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，稱為解調(diào)。根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。使載波的幅值、頻率或相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的過(guò)程分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相。1/17/202317一、調(diào)幅及其解調(diào)

（一）原理

調(diào)幅是將一個(gè)高頻簡(jiǎn)諧信號(hào)（載波）與測(cè)試信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。現(xiàn)以頻率為f0的余弦信號(hào)作為載波進(jìn)行討論。

由傅里葉變換的性質(zhì)知：在時(shí)域中兩個(gè)信號(hào)相乘，則對(duì)應(yīng)在頻域中這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行卷積，即:余弦函數(shù)的頻域圖形是一對(duì)脈沖譜線1/17/202318一個(gè)函數(shù)與單位脈沖函數(shù)卷積的結(jié)果，就是將其圖形由坐標(biāo)原點(diǎn)平移至該脈沖函數(shù)處。所以，若以高頻余弦信號(hào)作載波，把信號(hào)x(t)和載波信號(hào)相乘，其結(jié)果就相當(dāng)于把原信號(hào)的頻譜圖形由原點(diǎn)平移至載波頻率f0處，其幅值減半，如圖所示。1/17/202319(二)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法(1)同步解調(diào)若把調(diào)幅波再次與原載波信號(hào)相乘，則頻域圖形將再一次進(jìn)行“搬移”，。若用一個(gè)低通濾波器濾去中心頻率為幼的高頻成分，那么將可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜（只是其幅值減小為一半，這可用放大處理來(lái)補(bǔ)償），這一過(guò)程稱為同步解調(diào)?！巴健敝附庹{(diào)時(shí)所乘的信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率和相位。在時(shí)域分析中也可看到：低通濾波器將頻率為2f0的高頻信號(hào)濾去，則得到：1/17/202321同步解調(diào)1/17/202322

由此可見，調(diào)幅的目的是使緩變信號(hào)便于放大和傳輸。解調(diào)的目的則是為了恢復(fù)原信號(hào)。廣播電臺(tái)把聲音信號(hào)調(diào)制到某一頻段，既便于放大和傳送，也可避免各電臺(tái)之間的干擾。在測(cè)試工作中，也常用調(diào)制一解調(diào)技術(shù)使在一根導(dǎo)線中傳輸多路信號(hào)。從調(diào)幅原理看，載波頻率f0必須高于原信號(hào)中的最高頻率fm才能使已調(diào)波仍保持原信號(hào)的頻譜圖形，不致重疊。為了減小放大電路可能引起的失真，信號(hào)的頻寬(2fm)相對(duì)中心頻率（載波頻率f0）應(yīng)越小越好。實(shí)際載波頻率常至少數(shù)倍甚至數(shù)十倍于調(diào)制信號(hào)。幅值調(diào)制裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)乘法器?，F(xiàn)在已有性能良好的線性乘法器組件?；魻栐彩且环N乘法器，電橋在本質(zhì)上也是一個(gè)乘法裝置，若以高頻振蕩電源供給電橋，則輸出(uy)為調(diào)幅波。1/17/202323若所加的偏置電壓未能使信號(hào)電壓都在零線的一側(cè)，則對(duì)調(diào)幅波只是簡(jiǎn)單地整流就不能恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，如圖4-12b所示。相敏檢波技術(shù)就是為了解決這一問(wèn)題。1/17/202325

采用相敏檢波時(shí)，對(duì)原信號(hào)可不必再加偏置。這種相敏檢波是利用二極管的單向?qū)ㄗ饔脤㈦娐份敵鰳O性換向。(3)相敏檢波技術(shù)1/17/202326工作原理：調(diào)幅波與載波y(t)同相載波電壓為正均為正（原信號(hào)x(t)為正）載波電壓為負(fù)調(diào)幅波與載波y(t)異相載波電壓為正均為負(fù)（原信號(hào)x(t)為負(fù)）載波電壓為負(fù)

1/17/202327二、調(diào)頻及其解調(diào)

調(diào)頻（頻率調(diào)制）是利用信號(hào)電壓的幅值控制一個(gè)振蕩器，振蕩器輸出的是等幅波，但其振蕩頻率偏移量和信號(hào)電壓成正比。當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)，調(diào)頻波的頻率就等于中心頻率；信號(hào)電壓為正值時(shí)頻率提高，負(fù)值時(shí)則降低。所以調(diào)頻波是隨信號(hào)而變化的疏密不等的等幅波。調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率可表示為

f0—載波頻率，或稱為中心頻率；

f—頻率偏移，與調(diào)制信號(hào)x(t)的幅值成正比。1/17/2023291/17/202330（一）直接調(diào)頻測(cè)量電路在前一章對(duì)電容、渦流、電感傳感器的討論中曾提到一種測(cè)量電路方案：在被測(cè)量小范圍變化時(shí)，電容（或電感）的變化也有與之對(duì)應(yīng)的、接近線性的變化。倘若把該電容（或電感）作為自激振蕩器的諧振回路中的一個(gè)調(diào)諧參數(shù)，那么電路的諧振頻率將是在電容傳感器中以電容作為調(diào)諧參數(shù)，對(duì)上式進(jìn)行微分，可得：1/17/202331

因此，回路的振蕩頻率將和調(diào)諧參數(shù)的變化呈線性關(guān)系，也就是說(shuō)，在小范圍內(nèi)，它和被測(cè)量的變化有線性關(guān)系。這種把被測(cè)量的變化直接轉(zhuǎn)換為振蕩頻率的變化稱為直接調(diào)頻式測(cè)量電路，其輸出也是等幅波。在f0附近有C＝C0，故：1/17/202332（二）壓控振蕩器利用壓控振蕩器是一種常用的調(diào)頻方案。壓控振蕩器的輸出瞬時(shí)頻率與輸入的控制電壓值成線性關(guān)系。下圖是一種壓控振蕩器原理圖。A1是一個(gè)正反饋放大器，其輸出電壓受穩(wěn)壓管Vw箝制，或?yàn)?uw或?yàn)?uw。M是乘法器，A2是積分器。壓控振蕩電路有多種形式，現(xiàn)在已有集成化的壓控振蕩器芯片出售。1/17/202333（三）變壓器耦合的諧振回路鑒頻法調(diào)頻波的解調(diào)又稱為鑒頻，是將頻率變化恢復(fù)成調(diào)制信號(hào)電壓幅值變化的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)鑒頻過(guò)程的方案很多，下圖是一種采用變壓器耦合的諧振回路鑒頻方法，也是測(cè)試儀器常用的鑒頻法。1/17/202334隨著測(cè)量參量的變化，幅值|ua|隨調(diào)頻波頻率而近似線性變化，調(diào)頻波uf的頻率卻和測(cè)量參量保持近似線性的關(guān)系。因此，把ua進(jìn)行幅值檢波就能獲得測(cè)量參量變化的信息，且保持近似線性的關(guān)系。調(diào)幅、調(diào)頻技術(shù)不僅在一般檢測(cè)儀表中應(yīng)用，而且是工程遙測(cè)技術(shù)的重要內(nèi)容。工程遙測(cè)是對(duì)被測(cè)量的遠(yuǎn)距離測(cè)量，以現(xiàn)代通信方式（有線或無(wú)線通信、光通信）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送和接收。1/17/202335第三節(jié)濾波器濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種篩選作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。

1/17/202336一、濾波器分類根據(jù)濾波器的選頻作用，一般將濾波器分為四類，即低通、高通、帶通和帶阻濾波器。1/17/202337低通高通1/17/202338帶通帶阻1/17/202339（l）低通濾波器從0～f2頻率之間為其通頻帶，幅頻特性平直。它可以使信號(hào)中低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而高于f2的頻率成分受到極大地衰減。（2）高通濾波器

與低通濾波器相反，從頻率f1～為其通頻帶，其幅頻特性平直。它使信號(hào)中高于f1的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而低于f1的頻率成分將受到極大地衰減。（3）帶通濾波器它的通頻帶在f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1并低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而其它成分受到極大地衰減。（4）帶阻濾波器與帶通濾波器相反，其阻帶在頻率f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1并低于f2的頻率成分受到極大地衰減，其余頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)。

1/17/202340上述四種濾波器中，在通帶與阻帶之間存在一個(gè)過(guò)渡帶，其幅頻特性是一斜線，在此頻帶內(nèi)，信號(hào)受到不同程度地衰減。這個(gè)過(guò)渡帶是濾波器所不希望的，但也是不可避免的。濾波器還有其它不同分類方法.例如，根據(jù)構(gòu)成濾波器的元件類型，可分為RC、LC或晶體諧振濾波器；根據(jù)構(gòu)成濾波器的電路件質(zhì)，可分為有源濾波器和無(wú)源濾波器；也可根據(jù)濾波器所處理的信號(hào)性質(zhì)，分為模擬濾波器與數(shù)字濾波器等等。1/17/202341

二、理想濾波器理想濾波器是一個(gè)理想化的模型，在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的，但它對(duì)深人了解濾波器的傳輸特性是有作用的。根據(jù)線性系統(tǒng)的不失真?zhèn)鬏敆l件，理想測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)應(yīng)是：式中A0和t0均為常數(shù)。若濾波器的頻率響應(yīng)H(f)滿足下列條件，則稱為理想濾波器，其幅、相－頻率特性應(yīng)如圖4-19a所示。這種在頻域?yàn)榫匦未昂瘮?shù)的“理想”低通濾波器的時(shí)域脈沖響應(yīng)函數(shù)是sinc函數(shù)。如無(wú)相角滯后，即t0=0則：1/17/2023421/17/202343假如給濾波器以單位階躍輸入u(t):濾波器的輸出y(t)將是該輸入和脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t)的卷積：a)b)這一積分的圖形如圖4-20所示。

1/17/202344此式表明，如果濾波器的通頻帶越寬，即fc越大，則h(t)的圖形將越陡峭，響應(yīng)的建立時(shí)間(tb-ta)也將越小。故低通濾波器對(duì)階躍響應(yīng)的建立時(shí)間Te和帶寬B成反比，或者說(shuō)帶寬和建立時(shí)間的乘積是常數(shù)，即

BTe=常數(shù)(5-10)從圖可知，假若不去考慮前、后皺波，輸出從零值（a點(diǎn)）到應(yīng)有的穩(wěn)定值A(chǔ)0（b點(diǎn)）需要一定的建立時(shí)間(tb-ta)。時(shí)移t0只影響輸出曲線y(t)的右移，不影響(tb-ta)值。計(jì)算積分表明:1/17/202345理想帶通與實(shí)際帶通濾波器的幅頻特性

三、實(shí)際RC調(diào)諧式濾波器（一）實(shí)際濾波器的基本參數(shù)右圖表示理想帶通（虛線）與實(shí)際帶通（實(shí)線）濾波器的幅頻特性。對(duì)于理想濾波器，只需規(guī)定截止頻率就可以說(shuō)明它的性能，因?yàn)樵诮刂诡l率之間的幅頻特性為常數(shù)A0，截止頻率以外的幅頻特性為零。而對(duì)于實(shí)際濾波器，由于它的特性曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，通帶中幅頻特性也并非常數(shù)，因此需要用更多的參數(shù)來(lái)描述實(shí)際濾波器的性能，主要參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、帶寬、品質(zhì)因數(shù)（Q值）、倍頻程選擇性等。1/17/2023461．紋波幅度δ在一定頻率范圍內(nèi)，實(shí)際濾波器的幅頻特性可能呈波紋變化。其波動(dòng)幅度δ與幅頻特性的平均值A(chǔ)0相比，越小越好，一般應(yīng)遠(yuǎn)小于－3dB，即2．截止頻率幅頻特性值等于所對(duì)應(yīng)的頻率稱為濾波器的截止頻率。以A0為參考值，對(duì)應(yīng)于－3dB點(diǎn)，即相對(duì)于A0衰減－3dB。若以信號(hào)的幅值平方表示信號(hào)功率，則所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)正好是半功率點(diǎn)。

3．帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q值上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬，或－3dB帶寬，單位為Hz。帶寬決定著濾波器分離信號(hào)中相鄰頻率成分的能力－－頻率分辨力，通常把中心頻率f0和帶寬B之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。1/17/2023474．倍頻程選擇性實(shí)際濾波器在兩截止頻率外側(cè)，有一個(gè)過(guò)渡帶，這個(gè)過(guò)渡帶的幅頻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(duì)帶寬外頻率成分衰阻的能力。通常用倍頻程選擇性來(lái)表征。所謂信頻程選擇性，是指在上截止頻率fc2與2fc2之間，或者在下截止頻率fc1與fc1/2之間幅頻特性的衰減量，即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量，以dB為單位。顯然，衰減越快，濾波器選擇性越好。對(duì)于遠(yuǎn)離截止頻率的衰減率也可以用10倍頻程衰減量表示。5．濾波器因數(shù)（或矩形系數(shù)）

濾波器選擇性的另一種表示方法，是用濾波器幅頻特性的-60dB帶寬與-3dB帶寬的比值=B-60dB/B-3dB來(lái)表示。理想濾波器=1，通常使用的濾波器1＜＜5。有些濾波器因器件影響（例如電容漏阻等），阻帶衰減量達(dá)不到-60dB，則以dB標(biāo)明衰減量（-40dB或-30dB）的帶寬與-3dB帶寬之比來(lái)表示其選擇性。1/17/202348（二）RC調(diào)諧式濾波器的基本特性在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因?yàn)樵谶@一領(lǐng)域中，信號(hào)頻率相對(duì)講是不高的，而RC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件也容易實(shí)現(xiàn)。1．一階RC低通濾波器RC低通濾波器的典型電路及其幅頻、相頻特性如圖4-22所示。設(shè)濾波器的輸入信號(hào)電壓ux，輸出信號(hào)電壓為uy，電路的微分方程式為:令=RC，稱時(shí)間常數(shù)。對(duì)上式進(jìn)行拉氏變換，可得傳遞函數(shù)1/17/2023491/17/2023502．RC高通濾波器

圖表示RC高通濾波器及其幅頻、相頻特性。設(shè)輸入信號(hào)電壓為ux，輸出信號(hào)電壓力uy，則微分方程式為同理，令RC＝，則傳遞函數(shù)為1/17/202351RC高通濾波器的輸出與輸入的微分成正比，起著微分器的作用。濾波器的-3dB截止頻率1/17/2023523.RC帶通濾波器

可以看成是低通濾波器和高其幅、相頻率特性通濾波器串聯(lián)組成。如一階高通濾波器的傳遞函數(shù)為一階低通濾波器的傳遞函數(shù)為則串聯(lián)后傳遞函數(shù)為幅頻特性和相頻特性分別為串聯(lián)所得的帶通濾波器以原高通的截止頻率為下截止頻率，即相應(yīng)地其上截止頻率為原低通的截止頻率，即，1/17/202353實(shí)際的帶通濾波器常常是有源的。各種有源高階低通、高通、帶阻濾波器的特性和設(shè)計(jì)方法都可查閱有關(guān)專著。已經(jīng)有多種市售的濾波器集成電路芯片可供選用，使設(shè)計(jì)和應(yīng)用大為簡(jiǎn)化。分別調(diào)節(jié)高、低通環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)（1及2），就可得到不同的上、下截止頻率和帶寬的帶通濾波器。但是要注意高、低通兩級(jí)串聯(lián)時(shí)，應(yīng)消除兩級(jí)耦合時(shí)的相互影響，因?yàn)楹笠患?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。實(shí)際上兩級(jí)間常用射極輸出器或者用運(yùn)算放大器進(jìn)行隔離。1/17/202354（三）濾波器的串接濾波器的串接是為了加強(qiáng)濾波效果。兩個(gè)中心頻率相同的濾波器串接，其總幅頻特性將是兩濾波器幅頻特性的乘積，因此通帶外的頻率成分將有更大的衰減斜率。

高階濾波器就是由低階濾波器串聯(lián)接成。不要忘記，在改善頻率選擇性的同時(shí)，串接后濾波器的總的相頻特性也將是各環(huán)節(jié)相頻特性的疊加。所以兩個(gè)中心頻率相同的帶通濾波器串接的結(jié)果將使由頻率偏移而造成的相角變化更為劇烈。1/17/2023551/17/202356RC與運(yùn)算放大器組成的濾波器1/17/2023571/17/202358

四、恒帶寬比濾波器和恒帶寬濾波器為了對(duì)信號(hào)做頻譜分析，或者摘取信號(hào)中某些特殊頻率成分，可將信號(hào)通過(guò)放大倍數(shù)相同而中心頻率各個(gè)不同的多個(gè)帶通濾波器，各個(gè)濾波器的輸出主要反映信號(hào)中在該通帶頻率范圍內(nèi)的量值?？梢杂袃煞N做法：一種是使帶通濾波器的中心頻率是可調(diào)的，通過(guò)改變RC調(diào)諧參數(shù)而使其中心頻率跟隨所需要量測(cè)的信號(hào)頻段。其可調(diào)范圍一般是有限的。另一種做法是使用一組各自中心頻率固定的、但又按一定規(guī)律相隔的濾波器組。下圖是譜分析裝置,將圖中所標(biāo)明中心頻率的各濾波器依次接通。如果信號(hào)經(jīng)過(guò)足夠的功率放大，各濾波器的輸入阻抗也足夠高，那么也可以把該濾波器組并聯(lián)在信號(hào)源上，各濾波器的輸出同時(shí)顯示或記錄，這樣就能瞬時(shí)獲得信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)。這就成為“實(shí)時(shí)”的譜分析。1/17/202359

對(duì)用于譜分析的濾波器組，各濾波器的通帶應(yīng)該相互連接，覆蓋整個(gè)感興趣的頻率范圍，這樣才不致使信號(hào)中的頻率成分“丟失”。通常的做法是前一個(gè)濾波器的-3dB上截止頻率（高端）就是后一個(gè)濾波器的-3dB下截止頻率（低端）。這樣一組濾波器將覆蓋整個(gè)頻率范圍，也是“鄰接的”。當(dāng)然，濾波器組應(yīng)具有同樣的放大倍數(shù)（對(duì)其各個(gè)中心頻率而言）。

1/17/2023601/3倍頻程濾波器1/17/202361實(shí)際上Q值是帶寬和中心頻率之比值。濾波器的中心頻率越高，其帶寬也越大。

（一）恒帶寬比濾波器若采用具有同樣Q值的調(diào)諧濾波器做成鄰接式濾波器組，則該濾波器組是一些恒帶寬比的濾波器構(gòu)成的。假若一個(gè)帶通濾波器的低端截止頻率為fcl，高端截止頻率為fc2。fc2和fcl的關(guān)系總是可以用下式表示：式中n稱為倍頻程數(shù)。若n＝1稱為倍頻程濾波器；若n=1/3，則稱為1/3倍頻程濾波器。1/17/202362濾波器中心頻率fn則為根據(jù)上式可得最終可得對(duì)一組鄰接的濾波器組也很容易證明：后一個(gè)濾波器的中心頻率fn2與前一個(gè)濾波器的中心頻率fn1之間也應(yīng)有下列關(guān)系：例如對(duì)于n＝l的倍頻程濾波器將是：中心頻率（Hz）1631.563125…帶寬（Hz）11.0522.0944.988.36…例如對(duì)于n＝l/3的倍頻程濾波器將是：中心頻率（Hz）12.5162531.540…帶寬（Hz）2.93.64.67.29.1…只要選定n值就可設(shè)計(jì)覆蓋給定頻率范圍的鄰接式濾波器組。1/17/202363（二）恒帶寬濾波器為使濾波器在所有頻段都具有同樣良好的頻率分辨力，可采用恒帶寬的濾波器。下圖是恒帶寬比和恒帶寬濾波器的特性對(duì)照?qǐng)D，圖中濾波器的特性都畫成是理想的。圖4－25是恒帶寬比和恒帶寬濾波器的特性對(duì)照?qǐng)D1/17/2023641/17/2023651/17/202366五濾波器的應(yīng)用超門限報(bào)警

案例：旅游索道鋼纜檢測(cè)1/17/202367由案例提煉的典型實(shí)驗(yàn)：鋼管無(wú)損探傷濾除信號(hào)中的零漂和低頻晃動(dòng)，便于門限報(bào)警1/17/202368案例