现代测试技术课件
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1、机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录第第6 6章章 测试信号的调理及其记录测试信号的调理及其记录第一节第一节 概概 述述第二节第二节 电电 桥桥第三节第三节 滤波器滤波器 第四节第四节 调制与解调调制与解调第五节第五节 信号的显示、记录与存储信号的显示、记录与存储机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录第一节第一节 概概 述述 传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直传感器输出的电信号很微弱，大
2、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。放大，有的还要进行阻抗变换。 有些传感器输出电信号中混杂有干扰噪声，有些传感器输出电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。需要去掉噪声，提高信噪比。 某些场合，为便于信号的远距离传输，需要某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制解调处理。对传感器测量信号进行调制解调处理。 变换与调理的目的：变换与调理的目的：便于信号的传输与处便于信号的传输与处理。理。机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试
3、技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录第二节第二节 电电 桥桥 电桥：电桥：将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。流输出的一种测量电路。 优点：优点：电路简单可靠，具有很高的精度和灵敏度。电路简单可靠，具有很高的精度和灵敏度。 按激励电源的类型可分为：按激励电源的类型可分为：直流电桥直流电桥交流电桥交流电桥按输出方式分为：按输出方式分为： 不平衡式电桥不平衡式电桥平衡式电桥平衡式电桥不平衡式电桥不平衡式电桥应用更为广泛。下面仅对不平衡式电桥加以介绍。应用更为广泛。下面仅对不平衡式电桥加以介绍。 机械与电气工程
4、学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录一、直流电桥一、直流电桥 电桥的输出电压：电桥的输出电压： eeadabURRRRRRRRURRRRRRRIRIUUU)()(4321423143421122110直流电桥的平衡条件：直流电桥的平衡条件： 4231RRRR机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录 电桥的连接形式：电桥的连接形式：单臂电桥单臂电桥、半桥半桥与与全桥全桥。 单臂电桥单臂电桥：工作中只有：工作中
5、只有一个桥臂电阻随被测量的一个桥臂电阻随被测量的变化而变化。变化而变化。 04321RRRRR000424RRUURRRUee0RR 取取 电桥的输出电压：电桥的输出电压： 灵敏度：灵敏度：eURRUS4100激励电压激励电压UeUe不变不变 机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录 半桥：半桥：工作中有两个桥臂（一般为相邻桥臂）的阻工作中有两个桥臂（一般为相邻桥臂）的阻值随被测量差动变化。值随被测量差动变化。 002 RRUUe电桥的输出电压：电桥的输出电压：04321RRRRRRRR21灵敏
6、度：灵敏度：eURRUS2100机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录 全桥全桥：工作中四个桥臂阻值都随被测量而变化。：工作中四个桥臂阻值都随被测量而变化。 04321RRRRRRRRRR4321电桥的输出电压：电桥的输出电压：eURRU00灵敏度：灵敏度：eURRUS00机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录电桥的和差特性：电桥的和差特性： 1 1）若相邻两桥臂电阻同向变化（即两电阻同时增大
7、或同）若相邻两桥臂电阻同向变化（即两电阻同时增大或同时减小），所产生的输出电压的变化将相互抵消；时减小），所产生的输出电压的变化将相互抵消； 2 2）若相邻两桥臂电阻反相变化（即两电阻一个增大一个）若相邻两桥臂电阻反相变化（即两电阻一个增大一个减小），所产生的输出电压的变化将相互迭加。减小），所产生的输出电压的变化将相互迭加。 用悬臂梁做敏感元件测力时，常在梁的上下表面各贴一用悬臂梁做敏感元件测力时，常在梁的上下表面各贴一个应变片，并将两个应变片接入电桥相邻的两个桥臂。个应变片，并将两个应变片接入电桥相邻的两个桥臂。 机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术
8、机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录二、交流电桥二、交流电桥 交流电桥采用交流电源激励，电桥的四个臂可为电感、电容或交流电桥采用交流电源激励，电桥的四个臂可为电感、电容或电阻。电阻。如果交流电桥的阻抗、电流及电压都用如果交流电桥的阻抗、电流及电压都用复数复数表示，则关表示，则关于直流电桥的平衡关系式在交流电桥中也可适用，即于直流电桥的平衡关系式在交流电桥中也可适用，即交流电桥交流电桥的平衡条件的平衡条件为为 4231ZZZZ把各阻抗用指数式表示为把各阻抗用指数式表示为 1011jeZZ 2022jeZZ 3033jeZZ 4044jeZZ )(0402)(03014
9、231jjeZZeZZ423104020301ZZZZ平衡条件：平衡条件：相对两臂阻抗之模的乘积相对两臂阻抗之模的乘积应相等，并且它们的阻抗角之和也必应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。须相等。 机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录电容电桥电容电桥 244311)1()1(RCjRRCjR平衡条件平衡条件 42132431CRCRRRRR 要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电容两个参数，要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电容两个参数，即调节电阻达到电阻平衡，调节电容达到电容平衡。即调
10、节电阻达到电阻平衡，调节电容达到电容平衡。 交流电桥四个交流电桥四个桥臂中有两个桥臂中有两个相邻桥臂采用纯电阻元件，相邻桥臂采用纯电阻元件，则另外两个桥臂必须接入相同性质的阻抗，例如都是电容或者则另外两个桥臂必须接入相同性质的阻抗，例如都是电容或者都是电感。都是电感。 交流电桥四个桥臂中有两个相对桥臂采用纯电阻元件，交流电桥四个桥臂中有两个相对桥臂采用纯电阻元件，则另外两个桥臂必须接入不同性质的阻抗，例如一臂是电容，则另外两个桥臂必须接入不同性质的阻抗，例如一臂是电容，另一臂是电感。另一臂是电感。 机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第
11、6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录电感电桥电感电桥 24312431RLRLRRRR244311)()(RLjRRLjR平衡条件平衡条件 要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电感两个参数，要使电桥达到平衡，必须同时调节电阻与电感两个参数，即调节电阻达到电阻平衡，调节电感达到电感平衡。即调节电阻达到电阻平衡，调节电感达到电感平衡。 机械与电气工程学院机械与电气工程学院长江师范学院长江师范学院机械工程测试技术机械工程测试技术第第6 6章章 信号的调理及记录信号的调理及记录004eZuuZ&单臂电桥单臂电桥输出电压：输出电压： 灵敏度：灵敏度：14eSu&半桥半桥002eZuuZ&输出电压
