孙裕晶2013.10.22

测试与传感技术 -3

测量电路 信号的放大 滤波器 调制与解调

电位计式电路 电桥电路

U)1)(RR

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)r1(rE

2

2

1

12

)]

RR

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r1

11

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1

1

2

RR

r

直流电桥 交流电桥 电流电桥 电压电桥

零位测量法偏位测量法 工作方式

惠斯通电桥

输出电流

43

43

21

11p RR

RRRR

RRR

U

RRR-U

RRRU

21

2

43

3s

U)RR(RR)RR(RR)RR(R

RRRRRR

UI

2143432121g

4231

pg

gg

利用戴维宁定理计算U

RRRRRRRRRRRRRRRRRI

gg )()())(( 214343214321

4231

URIIRI g 3444 )(

04411 RIRIRI gg

0)()( 3421 gggg RIRIIRII

R4 、 R3 、 U 回路：R1 、 Rg 、 R4回路：

R2 、 R3 、 Rg回路：

零位测量法 偏位测量法

偏位测量法 零位测量法 (1) 零位测量法比偏位测量法准确。(2) 零位测量法没有非线性问题。(3) 零位测量法电桥需两次平衡，操作麻烦。

比较：

零位测量法一般只用于静态测量；如采用电桥自动平衡系统时，可实现动态测量，但工作频率较低 ( 实际使用上仅见于笔录仪 ) 。

输出电压

工作方式 )(4

KUU 43210

单臂工作邻臂工作对臂工作全桥工作

（半桥工作）

应变片自补偿法 应变片补偿法 桥路补偿法

电桥桥臂中串联小阻值电位器 (a) 并联大阻值电位器

W (b) 电容平衡装置 (c,d) 带电阻、电容平衡的平衡装置 (e)

直流放大器 集成运算放大器 调制 ——解调

mV(μV) 0.1~10V

测量放大器原理图 测量放大器

隔离放大器

隔离放大器电路原理框图

将模拟信号先经过低通滤波器滤掉部分高频干扰外，还必须合理地处理接地问题，将放大器实行静电和电磁屏蔽并浮置起来。磁路或光路联系。

隔离放大器主要用于处在高噪声环境中的便携式仪器和某些测控系统中；应用于医学测量，确保人体不受超过 10μA 以上的漏电流和高电压的危害；用于防止因故障而使电网电压对低压电路造成损坏。

<lkHz ~60kHz

分类低通高通带通带阻滤波器 基本参数 纹波幅度截止频率带宽 B 和品质因数 Q 值 倍频程选择性

滤波器基本功能： (1) 去除无用信号、噪声、干扰信号以及信号处理过程中引入的信号如载波等。 (2) 分离不同频率的有用信号。 (3) 对测量仪器或控制系统的频率特性进行补偿。

RC 滤波器

低通滤波器 高通滤波器

带通滤波器 高通滤波器 低通滤波器

有源滤波器

二阶高通滤波器原理

二阶低通滤波器原理 由电阻、电容和运算放大器组成的滤波器称为有源滤波器。

二阶带通滤波器二阶高通滤波器原理 二阶低通滤波器原理

调幅 (AM) 调频 (FM) 调相 (PM)

调制：使一个信号的某些参数在另一信号控制下发生变化的过程。 从已调制波中恢复出调制信号的过程称为解调。

调幅波的解调 在实际调幅信号的解调中一般不用乘法器而采用二极管整流检波器和相敏检波器。

若所加的偏置电压未能使信号电压都在零线一侧，则只是对调幅波进行简单整流就不能恢复原信号，这时可利用相敏检波。相敏检波的另一个作用是可以判别信号的极性。

调幅及其解调

调幅 解调

动态电阻应变仪的电路原理框图

调频电路原理图

变压器耦合的谐振回路鉴频电路

测试电路 电桥输出公式 电桥加减特性 测试电桥工作方式及特点 测试电桥的平衡 应变片测试系统温度补偿方法 信号放大器类型 滤波器 调制和解调