11第四章信号调理与记录
电桥
调制与解调
滤波器
信号的放大
测试信号的显示与记录
2第四章信号调理与记录
传感器调理与处理显示或控
制装置被测信号信号
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。
1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能
直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需
要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪
声，需要去掉噪声，提高信噪比。
3第一节电桥
电桥指示仪表或放大器ΔR、ΔL、ΔCU(u)或I(i)
⎩⎨⎧−⎩⎨⎧−••
平衡电桥不平衡电桥
电桥按输出方式分交流电桥直流电桥
电桥按激励电压的性质分电桥分类：高精确度和灵敏度。电桥特点：电路简单，
4一、直流电桥
ab
c
dR
1R
2
R
3R
4I
1
I
2
U
eU
o
直流电桥adabUUU−=
o
2411IRIRUU
adab−=−
4231)0(
RRRRU
o
==
则若使电桥平衡eU
RRR
RRR
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛
+−
+=
434
211
()()
eU
RRRRRRRR
43214231
++−
=
相对桥臂电阻乘积相等即电桥平衡条件：
5（1）单臂电桥接
法
ab
c
dR1+ΔR
R
2
R
3R
4I
1
I
2
U
eU
o
半桥单臂04321RRRRR====若()()
eoU
RRRRRRRR
U
43214231
++−
=
()
()
e
002
000
22U
RRRRRRR
U
o
⋅∆+−⋅∆+
=则
e
00
4,U
RR
URR
o∆
−≈<<∆所以又e
024U
RRR
∆+∆
−=
6（2）半桥双臂连接
ab
c
dR1+ΔR
R
2-
Δ
R
R
3R
4I
1
I
2
U
eU
o
半桥双臂()()
e
000000
22U
RRRRRRRR
U
o
×∆−−∆+
=()()
eoU
RRRRRRRR
U
43214231
++−
=
e
02U
RR
U
o∆
=∴
27（3）全桥接法
U
oab
c
dR1+ΔR
R
2-
Δ
R
R3+ ΔR
R
4-
Δ
RI
1
I
2
U
e
全桥接法()()
eoU
RRRRRRRR
U
43214231
++−
=
e
0U
RR
U
o∆
=∴()()
()e2
02
02
0
2U
RRRRR
U
o∆−−∆+
=
e2
00
44
U
[1] 给出信号通过系统不失真的条件。某系统的频率特性如下所示，判断信号6cos180cos240ettt通过系统时是否发生失真？
|H(j)|0250400800(j)/44008000
[2] 在图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(jω)，试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频谱图，求出y(t)与f(t)的关系。
[3]左图为某信号频谱，信号通过右图系统，画出A、B、C、D处信号频谱(滤波器截止频率π，通带内传输值1，相移0)。
4E(j)IHPFILPFe(t)ABCDcos(t)cos(2t)-0
[解答]
[4] 系统的幅频特性和相频特性如图(a)(b)所示，判断下列信号通过系统是否发生失真，说明理由。
(A) f(t)=cos(t)+cos(8t)
(B) f(t)=sin(2t)+sin(4t)
(C) f(t)=sin(2t)sin(4t) H2(jω) 1
ω 15 -15 0
cos(100t) D C H1(jω) 1
100 -100 80 -800 B
A
cos(100t) f(t) E
y(t)
F(jω)
2
10 -10 0 ω [5] 理想高通滤波器的传输特性如题图所示，亦即其转移函数为
0()()(),0jtcjcKeHjHje
求其单位冲激响应。
Kcc()()Hj
第四章 信号调理、处理与记录
一、选择题
1、在动态测试中，电桥输出量通常采用（ ）。
A．电阻量B．电压量C．电流量D．电感量
2、直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将（ ）。
A．增加B．减少C．不变 D．变化不定
3、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是（ ）。
A．半桥双臂各串联一片电阻应变片
B．半桥双臂各并联一片电阻应变片
C．适当提高电桥的电源电压
D．增大应变片的初始电阻值
4、为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应该（ ）。
A．并联电路B．串联电路 C．电桥电路
5、电阻应变仪采用交流供电的原因是（ ）。
A．提高电桥的灵敏度
B．为了使放大器设计简单，提高电源抗干扰能力
C．可以使用相敏检波器
6、调制可以看成是调制信号与载波信号（ ）。
A．相乘B．相加C．相减 D．相除
7、在调幅信号的解凋过程中，相敏检波的作用是（ ）。
A．恢复载波信号 B．恢复调制信号的幅值和极性
C．恢复已调制波 D．恢复调制信号的幅值
8．滤波器的带宽B和建立时间eT的乘积是（ ）。
A．常数 B．信号频率的函数 C．随机变量
9．要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应（ ）。
A．增加 B．减少 C．不变
10．在一定条件下RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器（ ）。
A．串联 B．并联 C．串并联 D．叠加
11．将两个中心频率相同的滤波器串联，可以（ ）。
A．使分析频带扩大
B．使滤波器的选择性变好，但使相栘增加
C．幅频、相频都得到改善
12．理想滤波器的滤波因素（ ）。
A．1 B．0 C．-1 D．不确定
13．若甲滤波器2.5，乙滤波器3.5，则滤波器的选择性（ ）。
A．甲比乙好 B．乙比甲好
14．滤波器的上下截止频率为2cf，1cf，中心频率为0cf，则它们的关系为（ ）。
第16章 信号调理
16.1 信号调理的基本概念
16.2 常用的信号调理设备形式
16.3 信号调理设备与数据采集设备的通信
16.4 信号调理设备安装与设置
16.5 信号调理器信道定址
16.6 信号调理器的增益
16.7信号调理器的设置时间
16.8 常用信号调理程序
16.8.1 用热电阻测量温度
16.8.2 应变测量
第16章 信号调理
16.1 信号调理的基本概念
传感器可以把温度、压力、位移、声、光等物理现象转变为电信号。表16-1列出了一些常用的传感器。
表16-1 常用的传感器
现 象 传感器
温度 热电偶
热电阻
热敏电阻
集成电路传感器
光 真空管光学传感器
光电管
声 麦克风
力和压力 应变片
压电传感器
测力环
位置
（位移） 电位计
线性电压差动变压器
光学编码器
流量 压力表
旋转式流量计
超声波流量计
PH值 PH电极
来自传感器的电信号一般还不能用数据采集设备来测量，最主要的问题是它们大多数输出电压非常小，且极易受噪声影响，而有些信号又有可能存在很高的尖峰值。因此在将它们转换为数字量之前需要先进行放大、滤波或隔离等预处理，这项工作叫做信号调理。图16-1显示了一些常见类型的传感器或电信号和它们各自需要的信号调理。
图16-1 常用的信号调理
1．放大
放大是一种最常用见的信号调理。对电信号进行放大的两个好处是它可以改进信号数模转换的精度并可以减少噪声。为了得到尽可能高的精度，应该将信号放大到它的幅值等于模数转换器的最大输入范围。虽然对低电平信号进行放大可以在数据采集设备中信号采集卡 热电偶 放大、线性化和冷端补偿
热电组 电流激励、线性化
应变片 电压激励、组桥、线性化
共模电压或高电压 隔离
带高频噪声的信号 低通滤波
进行，也可以在信号源附近的信号调理模块中进行；但是在数据采集设备中对信号进行放大，信号就带着进入导线的噪声一起被放大，然后进行模数转换和测量；而在信号源附近用信号调理模块放大信号，噪声的破坏作用将降低，数字化后能更好的反应低电平的原始信号。
