第4章中间变换器课件

15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 中间变换器中间变换器 第第1 1节节 电桥电桥第第2 2节节 调制与解调调制与解调第第3 3节节 滤波器滤波器 习题习题 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥一、概述一、概述 作用：作用：当参量型传感器把被测量转换为电路参数当参量型传感器把被测量转换为电路参数R、L、C的变化后，电桥可以把这些参数的变化转变为电桥输出电压的变化后，电桥可以把这些参数的变化转变为电桥输出电压的变化。的变化。1、根据供桥电压的性质分为、根据供桥电压的性质分为直流电桥直流电桥和和交流电桥交流电桥。2、根据输出方式分为、根据输出方式分为平衡桥式电桥平衡桥式电桥和和不平衡桥式电桥不平衡桥式电桥。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥二、直流电桥二、直流电桥 直流电桥的供桥电源是直流电桥的供桥电源是直流电压直流电压，只能适用于，只能适用于电阻电阻R变化变化的转换。的转换。1、工作原理、工作原理 直流电桥平衡条件：直流电桥平衡条件：R1R3=R2R4（对臂电阻乘积相等）（对臂电阻乘积相等）。根据电桥的工作原理，当固定供桥电压不变时，电桥的输出电根据电桥的工作原理，当固定供桥电压不变时，电桥的输出电压就与四个桥臂电阻的变化量有关。压就与四个桥臂电阻的变化量有关。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥二、直流电桥二、直流电桥 2、接桥方式、接桥方式由电阻值参与变化的桥臂数决定由电阻值参与变化的桥臂数决定 （1）单臂方式）单臂方式 一个桥臂的电阻值参与变化一个桥臂的电阻值参与变化由上式可知电桥输出电压与应变片上的应变成线性关系。由上式可知电桥输出电压与应变片上的应变成线性关系。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥二、直流电桥二、直流电桥 2、接桥方式、接桥方式由电阻值参与变化的桥臂数决定由电阻值参与变化的桥臂数决定 （2）半桥方式）半桥方式两个桥臂的电阻值参与变化两个桥臂的电阻值参与变化 a.a.邻臂方式邻臂方式邻臂极性相反邻臂极性相反 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥二、直流电桥二、直流电桥 2、接桥方式、接桥方式由电阻值参与变化的桥臂数决定由电阻值参与变化的桥臂数决定 （2）半桥方式）半桥方式两个桥臂的电阻值参与变化两个桥臂的电阻值参与变化 b.b.对臂方式对臂方式对臂极性相同对臂极性相同 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥二、直流电桥二、直流电桥 2、接桥方式、接桥方式由电阻值参与变化的桥臂数决定由电阻值参与变化的桥臂数决定 （3）全桥方式）全桥方式四个桥臂的电阻值参与变化四个桥臂的电阻值参与变化 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥三、交流电桥三、交流电桥 交流电桥的供桥电源是交流电桥的供桥电源是交流电压交流电压，可以适用于，可以适用于电阻电阻R R、电、电感感L L和电容和电容C C变化的转换。变化的转换。1 1、平衡条件、平衡条件 设交流电桥四个桥臂的阻抗为设交流电桥四个桥臂的阻抗为Z Z1 1、Z Z2 2、Z Z3 3、Z Z4 4，与直流电，与直流电桥类似，其平衡条件是：桥类似，其平衡条件是：Z Z1 1Z Z3 3=Z=Z2 2Z Z4 4。由上式可知交流电桥平衡必须满足两个条件：由上式可知交流电桥平衡必须满足两个条件：（1）相对两臂阻抗之模的乘积应相等；）相对两臂阻抗之模的乘积应相等；（2）相对两臂阻抗角的和也必须相等。）相对两臂阻抗角的和也必须相等。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥三、交流电桥三、交流电桥 1 1、平衡条件、平衡条件 设由电阻和电容组成的交流电桥如下所示：设由电阻和电容组成的交流电桥如下所示：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第1 1节节 电桥电桥三、交流电桥三、交流电桥 2 2、纯电阻交流电桥、纯电阻交流电桥 纯电阻交流电桥的四个桥臂均为电阻。纯电阻交流电桥的四个桥臂均为电阻。在纯电阻交流电桥中，由于在纯电阻交流电桥中，由于 导线间存在分布电容，就相当导线间存在分布电容，就相当于在各个桥臂上并联了一个电容，所以纯电阻交流电桥在平衡于在各个桥臂上并联了一个电容，所以纯电阻交流电桥在平衡时，除了时，除了电阻电阻平衡外，还须有平衡外，还须有电容电容平衡。平衡。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调一、概述一、概述 1 1、定义、定义 调制调制：利用：利用调制（控制）信号调制（控制）信号使使载波载波的某的某个参数（幅值、频率或相位）发生变化的过程个参数（幅值、频率或相位）发生变化的过程称为调制。载波一般是高频稳定的交变信号。称为调制。载波一般是高频稳定的交变信号。经过调制的信号称为经过调制的信号称为已调制波已调制波。解调解调：从：从已调制波已调制波中恢复出中恢复出调制（控制）调制（控制）信号信号的过程称为解调。的过程称为解调。2、调制方式、调制方式 调幅（调幅（AM）：载波幅值随调制信号变化。：载波幅值随调制信号变化。调频（调频（FM）：载波频率随调制信号变化。：载波频率随调制信号变化。调相（调相（PM）：载波相位随调制信号变化。：载波相位随调制信号变化。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 1 1、原理、原理 调幅是调幅是在时域将一个高频简谐信号（载波）与测试信号在时域将一个高频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）相乘，使载波信号的幅值随测试信号的变化而（调制信号）相乘，使载波信号的幅值随测试信号的变化而变化变化。而。而在频域，则是将信号的频谱搬移到载波的频率处在频域，则是将信号的频谱搬移到载波的频率处，相当于频谱的相当于频谱的“搬移搬移”过程。过程。数学表达式如下所示：数学表达式如下所示：时域：时域：频域：频域：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 1 1、原理、原理图形表示图形表示 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 1 1、原理、原理 问题：问题：载波频率小于调制信号最高频率会出现什么情况载波频率小于调制信号最高频率会出现什么情况？重叠失真重叠失真：当载波频率较低时，信号在中间部分的频带：当载波频率较低时，信号在中间部分的频带会相互重叠，从而会导致信号出现失真。会相互重叠，从而会导致信号出现失真。调幅时要求载波频率必须大于调制信号中的最高频率调幅时要求载波频率必须大于调制信号中的最高频率。实际应用中，往往选择载波频率至少数倍甚至数十倍于实际应用中，往往选择载波频率至少数倍甚至数十倍于信号中的最高频率。信号中的最高频率。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 2 2、解调方法、解调方法 （1 1）同步解调）同步解调 若把调幅波再次与载波信号相乘，则将再次若把调幅波再次与载波信号相乘，则将再次“搬移搬移”，即即:时域：时域：频域：频域：若用一个低通滤波器滤除中心频率中的高频成分，若用一个低通滤波器滤除中心频率中的高频成分，再将其放再将其放大大2 2倍，即可恢复出倍，即可恢复出原原来的来的信号这一过程称为信号这一过程称为同步解调同步解调。“同步同步”指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位位。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 2 2、解调方法、解调方法 （1 1）同步解调）同步解调图形表示图形表示 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 2 2、解调方法、解调方法 （2 2）包络检波）包络检波 对调幅波对调幅波采用采用整流、滤波的方法，整流、滤波的方法，其包络线就是其包络线就是原信原信号，这种解调方法号，这种解调方法称为称为包络检波包络检波（或（或称称整流检波整流检波）。注意：调制信号必须都是正电压或负电压！注意：调制信号必须都是正电压或负电压！若不是，对若不是，对调制信号调制信号叠加一叠加一个偏置直个偏置直流流电压电压使使其其都具有都具有正正（负）（负）电压，然后对其调幅，其调幅波的包络线电压，然后对其调幅，其调幅波的包络线就就具有原具有原信号形状，这时信号形状，这时进行包络检波，完后再减去偏置电压。进行包络检波，完后再减去偏置电压。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 2 2、解调方法、解调方法 （3 3）相敏检波）相敏检波 相敏检波的原理与同步解调相似，也是将调制信号直接相敏检波的原理与同步解调相似，也是将调制信号直接与载波信号相乘。这种调幅波具有极性变化，即在信号过零与载波信号相乘。这种调幅波具有极性变化，即在信号过零线时，其幅值发生由正到负（或由负到正）的突然变化，此线时，其幅值发生由正到负（或由负到正）的突然变化，此时调幅波的相位（相对于载波）也相应地发生时调幅波的相位（相对于载波）也相应地发生180180的相位变的相位变化。在解调电路中利用二极管的单向导通性，即可恢复出原化。在解调电路中利用二极管的单向导通性，即可恢复出原信号的幅值和极性，此种解调方法称为信号的幅值和极性，此种解调方法称为相敏检波相敏检波。相对于相对于包络（包络（整流整流）检波而言，采用相敏检波时，对原检波而言，采用相敏检波时，对原信号可不必再加偏置电压。信号可不必再加偏置电压。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调二、调幅及其解调二、调幅及其解调 2 2、解调方法、解调方法 （3 3）相敏检波）相敏检波原理图原理图 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 1 1、原理、原理 调频是利用调制信号的幅值控制一个振荡器，振荡器输调频是利用调制信号的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其出的是等幅波，但其频率偏移量与调制信号幅值成正比频率偏移量与调制信号幅值成正比。在。在时域，调频波是随调制信号变化而疏密度（频率）不同的等时域，调频波是随调制信号变化而疏密度（频率）不同的等幅波。幅波。在频域，调频波的频率为：在频域，调频波的频率为：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 1 1、原理、原理常用的调频方法常用的调频方法 （1 1）直接调频电路）直接调频电路 对一个自激振荡电路，其谐振频率与调谐参数（电容或对一个自激振荡电路，其谐振频率与调谐参数（电容或电感）有关，即：电感）有关，即：由上式可知，这种电路可将被测量由上式可知，这种电路可将被测量L、C的变化直接转化为的变化直接转化为电路当中频率的变化，因此称为电路当中频率的变化，因此称为直接调频电路直接调频电路。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 1 1、原理、原理常用的调频方法常用的调频方法 （2 2）压控振荡器）压控振荡器 用调制信号对压控振荡器用调制信号对压控振荡器(VCO)(VCO)进行电压控制，利用其振进行电压控制，利用其振荡频率与控制电压成线性变化的特性，改变压控振荡器的输荡频率与控制电压成线性变化的特性，改变压控振荡器的输出频率，从而达到频率调制的目的。出频率，从而达到频率调制的目的。压控振荡电路有多种形式，现在已有集成化的压控振荡压控振荡电路有多种形式，现在已有集成化的压控振荡器芯片出售。器芯片出售。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 2 2、解调方法、解调方法 对调频波进行解调又称为对调频波进行解调又称为鉴频鉴频，就是将信号的频率变化，就是将信号的频率变化再变换为电压幅值的变化。再变换为电压幅值的变化。鉴频的方法有许多，鉴频的方法有许多，常用的有常用的有变压器耦合的谐振回路鉴变压器耦合的谐振回路鉴频法频法、基于高通滤波器的鉴频法基于高通滤波器的鉴频法等，等，其信号的变换主要包括其信号的变换主要包括两大部分：两大部分：（1 1）频率）频率电压线性变换部分电压线性变换部分 （2 2）幅值检波部分）幅值检波部分 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 2 2、解调方法、解调方法变压器耦合的谐振回路鉴频法变压器耦合的谐振回路鉴频法原理图原理图 图中图中L1、L2是变压器耦合的原、副线圈，它们和是变压器耦合的原、副线圈，它们和C1、C2组组成并联谐振回路。成并联谐振回路。ef为输入的调频信号为输入的调频信号，ea为为副边输出电压副边输出电压。工作时，工作时，ef频率频率的变化引起的变化引起线圈线圈L1、L2的耦合电流的耦合电流的变化，的变化，从从而将调频波信号频率的变化转化为电压幅值的变化。而将调频波信号频率的变化转化为电压幅值的变化。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第2 2节节 调制与解调调制与解调三、调频及其解调三、调频及其解调 2 2、解调方法、解调方法变压器耦合的谐振回路鉴频法变压器耦合的谐振回路鉴频法输出特性输出特性 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声滤除干扰噪声或进行或进行频谱分析频谱分析。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器一、滤波器的分类一、滤波器的分类 根据滤波器的选频作用，可将滤波器分为以下四类：根据滤波器的选频作用，可将滤波器分为以下四类：（1 1）低通滤波器低通滤波器低于低于某一频率某一频率f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。的频率成分受到极大地衰减。（2 2）高通滤波器高通滤波器与低通滤波相反，高于与低通滤波相反，高于某一频率某一频率f1的频率成分几乎不受衰的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。的频率成分将受到极大地衰减。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器一、滤波器的分类一、滤波器的分类 （3 3）带通滤波器带通滤波器它的通频带在它的通频带在f1f2之间。它使信号中高于之间。它使信号中高于f1而低于而低于f2的频的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。（4 4）带阻滤波器带阻滤波器与带通滤波相反，阻频带在频率与带通滤波相反，阻频带在频率f1f2之间。它使信号中之间。它使信号中高于高于f1而低于而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。乎不受衰减地通过。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器一、滤波器的分类一、滤波器的分类 低通滤波器和高通滤波器是滤波器两种最基本的形式，其低通滤波器和高通滤波器是滤波器两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。结论：结论：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器；低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器；低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。带通滤波器带通滤波器低通与高通滤波器的串联低通与高通滤波器的串联带阻滤波器带阻滤波器低通与高通滤波器的并联低通与高通滤波器的并联 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器二、理想滤波器二、理想滤波器 理想滤波器是指能使通频带内信号的幅值和相位都不失真，理想滤波器是指能使通频带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说，明显的分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零。为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零。理想低通滤波器的频率响应函数及图形为：理想低通滤波器的频率响应函数及图形为：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器二、理想滤波器二、理想滤波器 分析上式所表示的频率特性可知，该滤波器在时域内的脉分析上式所表示的频率特性可知，该滤波器在时域内的脉冲响应函数冲响应函数h(t)为为sinc函数，图形如下图所示。脉冲响应的波形函数，图形如下图所示。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸，从图中可以看出，在单位脉冲输入沿横坐标左、右无限延伸，从图中可以看出，在单位脉冲输入滤波器之前，即在滤波器之前，即在t0时，滤波器就已经有响应了。显然，这是时，滤波器就已经有响应了。显然，这是一种非因果关系，在物理上是不能实现的。一种非因果关系，在物理上是不能实现的。由此知在截止频率处呈现直角由此知在截止频率处呈现直角锐变的幅频特性，或者说在频域内锐变的幅频特性，或者说在频域内用矩形窗函数描述的用矩形窗函数描述的理想滤波器是理想滤波器是不可能存在的不可能存在的。实际滤波器的频域。实际滤波器的频域图形不会在某个频率上完全截止，图形不会在某个频率上完全截止，而会逐渐衰减并延伸到而会逐渐衰减并延伸到。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器三、实际滤波器三、实际滤波器 在实际滤波器的幅频特性图中，在通带和阻带之间存在一在实际滤波器的幅频特性图中，在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。不同程度的衰减。所以，当一个信号经过实际滤波器时，其所以，当一个信号经过实际滤波器时，其带宽带宽B与响应建立与响应建立时间时间T之间存在一个反比关系之间存在一个反比关系，即：，即：BT=常数常数 带宽标志着滤波器的分辨力，带宽越窄，分辨力越高，但带宽标志着滤波器的分辨力，带宽越窄，分辨力越高，但由上式可知滤波器达到稳态输出的时间会加长，反之，若想获由上式可知滤波器达到稳态输出的时间会加长，反之，若想获得较快的输出，就要选择带宽较大的滤波器，但由此会导致滤得较快的输出，就要选择带宽较大的滤波器，但由此会导致滤波的精度下降。实际使用时，要综合考虑这两个因素。波的精度下降。实际使用时，要综合考虑这两个因素。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器三、实际滤波器三、实际滤波器 1、实际滤波器的特征参数、实际滤波器的特征参数 实际滤波器描述的主要参数有实际滤波器描述的主要参数有纹波幅度、截止频率、带宽、纹波幅度、截止频率、带宽、中心频率、品质因子中心频率、品质因子等。下图是一个典型的实际带通滤波器：等。下图是一个典型的实际带通滤波器：品质因子品质因子Q Q：对于带通滤波器，通常把中心频率对于带通滤波器，通常把中心频率f0和带宽和带宽B之比称之比称为滤波器的品质因数，其值越大，表明滤波器频率分辨力越高。为滤波器的品质因数，其值越大，表明滤波器频率分辨力越高。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器三、实际滤波器三、实际滤波器 2、RC调谐式滤波器调谐式滤波器 RC滤波器电路简单，选用标准的阻容元件易得，所以在工滤波器电路简单，选用标准的阻容元件易得，所以在工程测试的领域中经常用到。程测试的领域中经常用到。(1)(1)一阶一阶RC低通滤波器低通滤波器 RC低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：低通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器三、实际滤波器三、实际滤波器 2、RC调谐式滤波器调谐式滤波器 (2)(2)一阶一阶RC高通滤波器高通滤波器 RC高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：高通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器三、实际滤波器三、实际滤波器 2、RC调谐式滤波器调谐式滤波器 (3)(3)RC带通滤波器带通滤波器 RC带通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：带通滤波器的电路及其幅频、相频特性如下图所示：15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器四、常用于频谱分析的滤波器四、常用于频谱分析的滤波器 频谱分析：频谱分析：将信号通过中心频率不同的多个带通滤波器，将信号通过中心频率不同的多个带通滤波器，则各个滤波器的输出就反映了信号中在该通带频率范围内的量则各个滤波器的输出就反映了信号中在该通带频率范围内的量值，此过程称为值，此过程称为信号的频谱分析信号的频谱分析。由此分析，也可摘取信号中。由此分析，也可摘取信号中某些特殊的频率成分。某些特殊的频率成分。频谱分析时带通滤波频谱分析时带通滤波器的使用方法：器的使用方法：（1）采用中心频率）采用中心频率可调的带通滤波器。可调的带通滤波器。（2）采用一组各自）采用一组各自中心频率固定、但又按一中心频率固定、但又按一定规律相隔的滤波器组。定规律相隔的滤波器组。分时接通分时接通 同时接通同时接通 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器四、常用于频谱分析的滤波器四、常用于频谱分析的滤波器 用于频谱分析装置中的滤波器组，根据带通滤波器中心频用于频谱分析装置中的滤波器组，根据带通滤波器中心频率与带宽之间的数值关系，可分为两种：率与带宽之间的数值关系，可分为两种：1 1、恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器 由由品质因子（品质因子（Q Q）相同）相同的多个带通滤波器组成的滤波器组称的多个带通滤波器组成的滤波器组称为为恒带宽比带通滤波器恒带宽比带通滤波器，其优点是用较少的带通滤波器个数就，其优点是用较少的带通滤波器个数就可以覆盖较大的频率范围，缺点是中心频率越高，带宽也越宽，可以覆盖较大的频率范围，缺点是中心频率越高，带宽也越宽，因此其高频部分滤波性能会下降。因此其高频部分滤波性能会下降。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器四、常用于频谱分析的滤波器四、常用于频谱分析的滤波器 1 1、恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器 恒带宽比带通滤波器为使各个带通滤波器组合起来后能覆恒带宽比带通滤波器为使各个带通滤波器组合起来后能覆盖整个要分析的信号频率范围，其带通滤波器组的中心频率是盖整个要分析的信号频率范围，其带通滤波器组的中心频率是倍频程关系，同时带宽是邻接式的，通常的做法是使前一个滤倍频程关系，同时带宽是邻接式的，通常的做法是使前一个滤波器的波器的上截止频率与后一个滤波器的下截止频率相一致，如下上截止频率与后一个滤波器的下截止频率相一致，如下图所示。这样的一组滤波器将覆盖整个频率范围，称之为图所示。这样的一组滤波器将覆盖整个频率范围，称之为“邻邻接式接式”的。的。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 第第3 3节节 滤波器滤波器四、常用于频谱分析的滤波器四、常用于频谱分析的滤波器 2 2、恒带宽滤波器恒带宽滤波器 由由带宽（带宽（B B）相同）相同的多个带通滤波器组成的滤波器组称为的多个带通滤波器组成的滤波器组称为恒恒带宽带通滤波器带宽带通滤波器，其优点是不论带通滤波器的中心频率处在任，其优点是不论带通滤波器的中心频率处在任何频段上，带宽都相同，即分辨率不随频率变化，滤波性能稳何频段上，带宽都相同，即分辨率不随频率变化，滤波性能稳定，缺点是在覆盖频率范围相同的情况下，要比恒带宽比滤波定，缺点是在覆盖频率范围相同的情况下，要比恒带宽比滤波器使用较多的带通滤波器个数。器使用较多的带通滤波器个数。15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 习习 题题一、填空题一、填空题1 1、直流电桥适用于、直流电桥适用于 参数变化的测量；参数变化的测量；交流电桥适用于交流电桥适用于 参数变化的测量。参数变化的测量。2 2、纯电阻交流电桥除了、纯电阻交流电桥除了 平衡，还要有平衡，还要有 平衡。平衡。3 3、调制方式因载波参数不同可分为、调制方式因载波参数不同可分为 、和和 。4 4、调幅波的解调方法有、调幅波的解调方法有 、和和 。5 5、调频电路常用的有、调频电路常用的有 和和 。6 6、调频波的解调包括、调频波的解调包括 和和 。7 7、滤波器由选频作用分为、滤波器由选频作用分为 、和和 四种。四种。8 8、常用于频谱分析的滤波器有、常用于频谱分析的滤波器有 和和 。电阻电阻R电阻电阻R、电感、电感L、电容、电容C电阻电阻电容电容调幅调幅调频调频调相调相同步解调同步解调包络检波包络检波相敏检波相敏检波直接调频电路直接调频电路压控振荡器压控振荡器频率频率电压线性变换电压线性变换幅值检波部分幅值检波部分低通低通高通高通带通带通带阻带阻恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器恒带宽滤波器恒带宽滤波器 15 七月七月 2024测测试试技技术术1 1、设有一电桥，、设有一电桥，R1是工作桥臂，是工作桥臂，R2，R3，R4是固定电阻。未是固定电阻。未工作时工作时R1=R2=R3=R4。工作时。工作时 ，若电桥的供桥，若电桥的供桥电压为电压为e0，则电桥输出电压为（，则电桥输出电压为（）。）。a.a.b.b.c.c.d.d.2 2、调幅相当于在时域中将调制信号与载波信号（、调幅相当于在时域中将调制信号与载波信号（）。）。a.a.相乘相乘 b.b.相除相除 c.c.相加相加 d.d.相减相减3 3、电路中鉴频器的作用是、电路中鉴频器的作用是()()。a.a.使高频电压转使高频电压转换为换为直流电压直流电压 b.b.使电感量转使电感量转换换为电压为电压 c.c.使频率转使频率转换换为电压为电压 d.d.使频率转使频率转换换为电流为电流第第4 4章章 习习 题题二、选择题二、选择题abc 15 七月七月 2024测测试试技技术术4 4、一选频装置，其幅、一选频装置，其幅频特性在频特性在 区间近于平直区间近于平直线，在线，在 区间急剧衰减，这叫（区间急剧衰减，这叫（）滤波器。）滤波器。a.a.低通低通 b.b.高通高通 c.c.带通带通 d.d.带阻带阻5 5、一带通滤波器，其中心频率是、一带通滤波器，其中心频率是6 600Hz00Hz，带宽是，带宽是50Hz50Hz，则滤波器的品质因子等于（则滤波器的品质因子等于（）。）。a.a.6 6 b.b.8 8 c.c.10 10 d.d.1212第第4 4章章 习习 题题二、选择题二、选择题bd 15 七月七月 2024测测试试技技术术1 1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。（）2 2、调幅波是载波与调制信号的叠加。、调幅波是载波与调制信号的叠加。（）3 3、调幅时，调制信号的频率不变。、调幅时，调制信号的频率不变。（）4 4、带通滤波器的品质因子值越大，其频率选择性越好。、带通滤波器的品质因子值越大，其频率选择性越好。（)5 5、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）第第4 4章章 习习 题题三、三、判断对错题（用判断对错题（用或或表示）表示）15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 习习 题题四、四、分析计算题分析计算题1、以阻、以阻值R=120，灵敏度，灵敏度S=2的的电阻阻应变片与阻片与阻值为120的的固定固定电阻阻组成成电桥，供，供桥电压为3V。当。当应变片的片的应变为2u和和2000u时，分，分别求出求出单臂、双臂和全臂、双臂和全桥电桥的的输出出电压，并比，并比较两种情况下的灵敏度。两种情况下的灵敏度。2、有人在使用、有人在使用电阻阻应变仪时，发现灵敏度不灵敏度不够，于是，于是试图在在工作工作电桥上增加上增加电阻阻应变片的数量以提高灵敏度。片的数量以提高灵敏度。问在下列情在下列情况下，是否可提高灵敏度？况下，是否可提高灵敏度？为什么？什么？半半桥邻臂各串臂各串联一片；一片；半桥邻臂各并联一片。半桥邻臂各并联一片。15 七月七月 2024测测试试技技术术3、已知、已知调幅波幅波xa(t)=(100+30cost+20cost)(cosct)其中其中 f=500Hz，fc=10kHz试求：求：调幅波各分量的幅波各分量的频率和幅率和幅值；绘出出调制信号和制信号和调幅波的幅幅波的幅频谱。4、已知、已知RC低通低通滤波器中波器中R=1k，C=1uF，试求：求：确定确定RC低通低通滤波器的波器的频率响率响应函数函数H(f)及幅及幅频特性特性A(f)和相和相频特性特性(f)；当当输入信号入信号ux=10sin1000t时，求，求输出信号出信号uy。第第4 4章章 习习 题题四、四、分析计算题分析计算题 15 七月七月 2024测测试试技技术术第第4 4章章 习习 题题五、五、简答题简答题1 1、何谓电桥平衡？直流电桥平衡应满足什么条件？交流电桥、何谓电桥平衡？直流电桥平衡应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？应满足什么条件？2 2、什么是调制和解调？、什么是调制和解调？3 3、简述调幅的原理及其解调方法。、简述调幅的原理及其解调方法。4 4、简述调频的原理及其解调方法。、简述调频的原理及其解调方法。5 5、滤波器的带宽与响应建立时间有何关系？其对测试工作有、滤波器的带宽与响应建立时间有何关系？其对测试工作有何意义？何意义？6 6、恒带宽比滤波器与恒带宽滤波器有何区别？各有何特点？、恒带宽比滤波器与恒带宽滤波器有何区别？各有何特点？15 七月七月 2024测测试试技技术术