传感器与测试技术——第6章.信号的调制与解调

这是传感器与测试技术的第6章节的知识点归纳总结，会一直持续更新中

信号的调理与记录

• 1.电桥
  • 定义
    • 将R、L、C等参量变化换成I、U输出的测量电路
  • 分类
    • 按激励电压性质
      • 直流电桥
        • 用直流电源，桥臂——R
      • 交流电桥
        • 用交流电源，桥臂——R、L、C
    • 按传输条件
      • 电压桥（负载阻抗无穷大）
      • 功率桥/电流桥（输出阻抗与内阻匹配）
  • 电桥概念
    • 考试重点1
    • 1.类别
      • 半桥
        • 单臂工作
        • 双臂工作
      • 全桥
        • 四臂工作
    • 2.直流电桥
      • 平衡条件：R1R3=R2R4
      • 输出端电压——加减特性（相对加，相邻减）
        • 重点
      • 三种典型桥路输出特性
      • 串联桥臂
        • 消除偏心载荷影响
        • 提高供桥电压，提高输出灵敏度
        • 重点
      • 并联桥臂
        • 当供桥电压不变时，可以增加输出电流
      • • 重点记忆
        • 提高输出措施
          • a. 增加电桥工作臂数
          • b. 提高供桥电压
          • c. （使用不等臂电桥时）用——电源端对称电桥
            • 即：R1=R2，R3=R4
    • 3.交流电桥
      • • 因为供桥电源为一个频率，所以需要供桥电源具有良好的电压波形和频率稳定性，且减少电容分布
• 2.调制与解调
  • 调幅
    • a. 目的
      • ①实现远距离传输
      • ②提高抗干扰能力和信噪比
    • b. 定义
      • 对象：一个信号的某些参数
        • 载波
          • 高频信号
      • 条件：另一信号的控制下
        • 调制信号
          • 低频信号
      • 结果：前一信号发生变化
      • 信号三要素：幅值、频率、相位
        • 调幅
        • 调频
        • 调相
    • c. 调幅
      • ①定义：高频简谐信号（载波信号）×测试信号（调制信号）
        • 原理：傅里叶变换卷积性质
      • ②调制过程时频域图
      • ③说明
        • 载波频率（f0）>>调制频率（fm）
        • 一根导线中可以传输多路信号
    • d. 同步解调
      • ①定义
      • ②解调时幅频谱图
      • ③说明
        • 调幅波与原载波信号相乘——频域图再次“搬移”
        • 用低通滤波器——滤去>fm（成分信号）
        • 幅值为原频谱的一半
    • e. 补充
      • 整流检波（包络检波）——偏置电压足够大
        • 缺点：具有双极性、零漂问题
      • 相敏检波——偏置电压不足
        • 优点：能分清极性，变相180度 缺点：对相位敏感
  • 调频（调相）
    • 定义
      • 对象：载波信号的频率或相位
      • 条件：调制信号的控制
      • 结果：载波信号频率（相位）随调制信号幅值变化而变化
      • 补充：调频波是等幅波
• 3.信号放大与衰减
  • 信号放大器主要特征
    • 放大器主要影响信号
      • 频率失真
        • 如：方波由于高频衰减产生频率失真
      • 相位失真
        • ①相移对纯正弦波形无影响
        • ②相角随频率线性变化，相位不失真
        • ③复杂周期波形，可能会有影响
      • 共模干扰
        • a.概念补充
          • 差模电压——两输入端的电压大小相等，极性不同
          • 共模电压——两输入端电压相同（如：对地电压）
        • b. 定义
          • 理想放大器对差模电压产生输出，对共模电压无输出
        • c. 共模抑制比
        • d. 说明
          • 信号通常产生差模输入，噪声产生共模输入，CMRR越大越好
      • 输入输出阻抗影响
    • 典型放大电路
      • a. 同相放大器
        • 几个概念
          • 输出饱和
          • 增益带宽积GBP
          • 高端截止频率
        • 放大器串联
          • 作用：总增益提高，带宽不变
          • 相角随频率变化而变化
          • 图像记忆
      • b. 反相放大器
        • 输入电阻近似于R1，输出电阻趋于0
    • 信号衰减
      • 方法：分压网络
• 4.滤波器
  • a. 滤波器分类（4类）
    • 低通，通频带：0～f2
    • 高通，通频带：f1～∞
    • 带通丫，通频带：f1～f2
    • 带阻，通频带：0～f1，f2～∞
  • RC调谐式低通滤波器
  • 一阶RC高通滤波器
  • 都是RC决定截止频率
  • 带通滤波器（低通滤波器和高通滤波器串联组成）
  • b.滤波器的阶次
    • 特定类型滤波器，其阶次越大，其阻频带对信号的衰减能力越大
  • 补充
    • 低通滤波器
      • 重点
      • 一些概念
        • 稳态响应时间Te
        • 带宽R（通频带宽度）
          • 表示分辨能力（带宽B↓，分辨力↑）
        • B Te= C
      • 特点归纳
        • 通频带越宽（fd越高），建立时间越短，响应速度越快
        • B Te=C（常数）
        • 高分辨力与响应速度相互矛盾
    • 理想滤波器：无过渡带且在通频带内满足不失真测试条件的滤波器
      • 理想滤波器实现的不可能性
  • c. 实际滤波器参数
    • 重点
    • 截止频率fc
    • 带宽B
      • 上下两截止频率之间的频率范围
    • 品质因素Q
      • 中心频率fn与带宽B的比值
      • 备注：Q↑，滤波器分辨力↑
    • 波纹幅度d（一般<<-3dB）
    • 倍频程选择性W
      • 上（或下）截止频率之间幅频特性衰减量
      • 备注：W↑，衰减 越快，滤波器选择性越好
    • 滤波器因数入
      • 幅频特性的（-60dB）的带宽与（-3dB）带宽比值
      • 备注：越小越好
  • d. 滤波器逼近方式
    • 巴特沃斯，切比雪夫，椭圆，贝塞尔滤波器
  • e. 恒带宽比和恒带宽滤波器
    • a.恒带宽比（相同Q）
      • 依据：Q= fn / B
      • 备注：中心频率越大，B越大，分辨力越低
      • 关系：低端截止频率fc1 与 高端截止频率fc2 关系
      • 特点：频率分辨率在低频段内较好，高频段内很差
    • b. 恒带宽（相同B）
      • （1）.带宽恒定
      • （2）. 所有频带内具有良好分辨力
      • （3）.用一定带宽、定中心频率滤波器加上可变参考频率差额变化适应不同中心频率需要
    • c.两者比较
    • d. 应用
      • 超门限报警
      • 钢管无损探伤
      • ……