广东工业大学：《漫谈测试技术》课程教学资源（课件讲稿）第5章 漫谈漫谈信号调理与转换

业 廣束2莫大学 A) Guangdong University of Technology 《漫谈测试技术》 第五章 漫谈信号调理与转换 机电工程学院

漫谈测试技术 第五章 漫谈信号调理与转换 机电工程学院 《漫谈测试技术》

漫谈测试技术 业 亲束2棠大学 康初2 Guangdong University of Technology 1.信号调理与转换 信号由于存在噪声干扰、多种信号混合、： 跨距传输等现 象，因此需对信号进行调理和转换，才能满足测试系统 的测量需求，包括：滤波、调制、转换。 噪声千扰：信号背景存在着大量噪声；如课堂背景声音。 > 多种信号混合：测量的信号中包括多种类、多途径信号； 如等公共汽车背景车辆、空荡的封闭场所回声。 跨距传输：远距离的传送信号需求；如广播和通讯

漫谈测试技术  信号由于存在噪声干扰、多种信号混合、跨距传输等现 象，因此需对信号进行调理和转换，才能满足测试系统 的测量需求，包括：滤波、调制、转换。  噪声干扰：信号背景存在着大量噪声；如课堂背景声音。  多种信号混合：测量的信号中包括多种类、多途径信号； 如等公共汽车背景车辆、空荡的封闭场所回声。  跨距传输：远距离的传送信号需求；如广播和通讯。 1. 信号调理与转换

漫谈测试技术 业 亲束2棠大学 Guangdong University of Technology 2.电桥电路 2.1概述 电桥是将电阻、电容和电感等参数的变化转换为电压或 电流输出的一种测量电路。 电桥电路简单可靠，且具有很高的精度和灵敏度，被广 泛用作仪器测量和转换电路。 电桥电路按激励电压的性质分为直流电桥和交流电桥。 按工作方式分为偏值法（不平衡桥式）和零值法（平衡桥式）。 形一 年七过话天开工A 0p:100,863pF D:0.00066 LCR数字电桥元器件参数测试仪

漫谈测试技术 2.1 概述  电桥是将电阻、电容和电感等参数的变化转换为电压或 电流输出的一种测量电路。  电桥电路简单可靠，且具有很高的精度和灵敏度，被广 泛用作仪器测量和转换电路。  电桥电路按激励电压的性质分为直流电桥和交流电桥。  按工作方式分为偏值法(不平衡桥式)和零值法(平衡桥式)。 2. 电桥电路 LCR数字电桥元器件参数测试仪

M 漫谈测试技术 业 房束2黄大学 康U2 Guangdong University of Technology 2.2直流电桥 2.2.1零值法直流电桥 工作原理：电桥在平衡状态下，检流计输出为零，由于 被测量变化引起电阻R变化引起电桥不平衡。 ·R:由于被测物理量的变化而发生变化时. ·R2:可变电阻，可调整变电阻使电桥再次平衡. G:检流计

漫谈测试技术  工作原理：电桥在平衡状态下，检流计输出为零，由于 被测量变化引起电阻R1变化引起电桥不平衡。 • R1 : 由于被测物理量的变化而发生变化时 . • R2 :可变电阻，可调整变电阻使电桥再次平衡 . • G: 检流计 2.2 直流电桥 2.2.1 零值法直流电桥

漫谈测试技术 业 亲束2棠大学 康U2 Guangdong University of Technology 零值法的优缺点 零值法多用于测量静态物理量 > 优点： ●不需要知道输入电压，不影响测量的准确性； ●检流计只要求检测是否有电流流过，而无需测量 它的大小 > 缺点： 因为检流计的分辨率是有限的， 不能确定电流是否精确为零，引 入检流计的分辨误差。 R4 ex

漫谈测试技术  零值法的优缺点 零值法多用于测量静态物理量  优点: 不需要知道输入电压，不影响测量的准确性; 检流计只要求检测是否有电流流过，而无需测 量 它的大小  缺点: 因为检流计的分辨率是有限的， 不能确定电流是否精确为零，引 入检流计的分辨误差

M 漫谈测试技术 业 亲束2棠大学 泰初2 Guangdong University of Technology 2.2.2偏值法直流电桥 工作原理：在不平衡条件下，电路中一个或多个桥电阻的 变化可以通过电压表的压降或者桥式电路的电流表的大小 显示出来。 在基本电桥中，可通过内阻无穷 大的电压表测得从节点b到节点d 的电压降，作为电阻变化的指示。 6 awT用滑10nn= 1198

漫谈测试技术 在基本电桥中，可通过内阻无穷 大的电压表测得从节点b到节点d 的电压降，作为电阻变化的指示。 2.2.2 偏值法直流电桥  工作原理：在不平衡条件下，电路中一个或多个桥电阻的 变化可以通过电压表的压降或者桥式电路的电流表的大小 显示出来

漫谈测试技术 亲束2棠大学 康初25 Guangdong University of Technology 偏值法的电桥电路的输入与输出 的变化关系满足和差特性 R土 2千△R2 (AR-AR+R-△R)】 4Ro R4于R 士AR3 > 对应着半桥单臂，半桥双臂，全桥。 > 如果电阻变化由温度引起，可以测量 温度；如果有变形引起，可以测量变形

漫谈测试技术  偏值法的电桥电路的输入与输出 的变化关系满足和差特性  对应着半桥单臂，半桥双臂，全桥。  如果电阻变化由温度引起，可以测量 温度；如果有变形引起，可以测量变形

漫谈测试技术 业 房束2黄大学 Guangdong University of Technology 实例：如何测量如图悬臂梁的力F? > 分析：把力转换成悬臂梁的变形，可以通过测量变形来测 力。根据已有的变形与力的关系，就可以实时监测施加的 力。 >采用应变片进行测量变形。 b R1±AR1 a d U ARU。 4R0

漫谈测试技术  实例：如何测量如图悬臂梁的力F ？  分析：把力转换成悬臂梁的变形，可以通过测量变形来测 力。根据已有的变形与力的关系，就可以实时监测施加的 力。  采用应变片进行测量变形

M 漫谈测试技术 业 亲束2黄大学 Guangdong University of Technology 如果温度存在变化，引起应变片热胀冷缩，该如何消除？ U,= △R-△R2+△R-△R4) 4Ro b R1AR a d U >根据和差特性，增加一片应变片，作为温度补偿， 同时提高一倍灵敏度

漫谈测试技术  根据和差特性，增加一片应变片，作为温度补偿， 同时提高一倍灵敏度。  如果温度存在变化，引起应变片热胀冷缩，该如何消除？

漫谈测试技术 业 亲束2棠大学 康U2 Guangdong University of Technology 2.3交流电桥 ■交流电桥的平衡 交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电 容或电阻。 Z >交流电桥平衡条件 Z Z3=ZZA 把各阻抗用指数式表示 Z1=Zore1 Z2 Zozeip: Z3=Zoge10 Z=Zoge ip. 代入上式Zo1Zeo+9,)=Z2Z4e0,+9）

漫谈测试技术 2.3 交流电桥  交流电桥的平衡 交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电 容或电阻。  交流电桥平衡条件 把各阻抗用指数式表示 代入上式 Z1 Z3  Z2 Z4 1 1 0 1 j Z  Z e 2 2 0 2 j Z  Z e 3 3 0 3 j Z  Z e 4 4 0 4 j Z  Z e     1 3 2 4 0 1 0 3 0 2 0 4      j j Z Z e Z Z e Z Z Z Z 1 2 3 4 U U 0 y