1、第13章 信號的調(diào)理及檢測系統(tǒng)的集成,本章知識點（技能點）： 1電橋的工作原理及作用 2常用放大器的分類和各自特點 3模擬信號顯示記錄裝置的分類和特點 4數(shù)字信號顯示記錄裝置的分類和特點 5常見的干擾及其抑制 6. 典型的檢測系統(tǒng) 7. 計算機檢測系統(tǒng)的構(gòu)成傳感器在檢測系統(tǒng)中所起的作用,13.1 信號的調(diào)理 傳感器輸出的電信號一般都比較微弱，功率較小。信號調(diào)理電路會將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為電流、電壓和頻率等便于測量的電信號，輸出功率至少要達(dá)到mV級。常用的信號調(diào)理電路有電橋電路、放大電路、調(diào)制與解調(diào)電路和濾波電路等。,13.1.1 電橋,電橋的作用是將傳感器輸出的電阻、電容和電感等電參量的變化轉(zhuǎn)換

2、成為電壓或電流信號，在信號調(diào)理電路中的應(yīng)用較為廣泛。電橋電路按照激勵電源的類型可以分為直流電橋和交流電橋兩種。 1. 直流電橋,（1）工作原理 直流電橋基本電路圖如圖131所示，由四個橋臂電阻、和一個供橋電源組成，激勵源為直流電源，為負(fù)載電路內(nèi)阻（即后續(xù)電路電阻）。 BD兩點之間的電壓： （2）和差特性 假如四個橋臂阻值相等，即，且都有的變化量。由于，忽略掉高階無窮小量，則式13-1化簡為：,（3）基本類型 半橋單臂 半橋雙臂 全橋,2.交流電橋 （1）工作原理,（2）基本類型 交流電橋可以依據(jù)與直流電橋類似的基本分類方式分為單臂交流電橋、半橋交流電橋和全橋交流電橋。 1）單臂交流電橋的輸出電

3、壓為： 2) 半橋交流電橋的輸出電壓為： 3) 全橋交流電橋的輸出電壓為：,3.電容電橋和電感電橋,13.1.2 放大 1.基本應(yīng)用電路 （1）反相放大器（2）同相放大器,（3）差動放大器,（4）交流放大器,2. 測量放大器,3. 增益調(diào)控測量放大器,4.隔離放大器,13.2 信號的顯示和記錄,根據(jù)輸入信號的類型，信號的顯示與記錄裝置可以分為模擬信號顯示記錄裝置和數(shù)字信號顯示記錄裝置。 模擬信號顯示記錄就是直接用指示儀表和記錄儀表讀取或記錄模擬電信號。 數(shù)字信號顯示記錄就是將模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，得到與其相對應(yīng)的數(shù)字量，再送入數(shù)字顯示和記錄裝置。,13.2.1 模擬信號顯示記錄裝置 1.動圈

4、式指示機構(gòu) 當(dāng)被測電流通入可 動線圈4時，通電線圈 由于置于磁場中，因此會 受到電磁力的作用，產(chǎn)生 轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針6旋 轉(zhuǎn)；隨著偏轉(zhuǎn)角的增大， 游絲5產(chǎn)生一個逐漸增大 的反作用力矩，當(dāng)反作用 力矩與轉(zhuǎn)動力矩相等時， 指針就停止在平衡位置。 此時，線圈的偏轉(zhuǎn)角與流 過線圈的電流大小成正比。,2. 筆錄儀 當(dāng)線圈通有被記錄的電 流信號后，因受到電磁力矩 的作用而使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)， 記錄筆移動一個距離。游絲 產(chǎn)生與轉(zhuǎn)角成正比的彈性恢復(fù) 力矩，與作為轉(zhuǎn)動力矩的電磁 力矩相平衡，所以記錄筆移動 的距離與出入的電流大小成正 比。記錄紙作均勻走紙運動時， 記錄筆在記錄紙上就繪出轉(zhuǎn)換 成電流的信號的波形。,

5、3. 光線示波器,4. 自動平衡電壓記錄儀,13.2.2 數(shù)字式顯示記錄裝置 1. LED,2. 磁盤 磁盤的基本存儲原理是由寫 入電路通過磁頭將經(jīng)過編碼后的 “0”和“1”脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榇呕?流，使軟盤上生成相應(yīng)的磁元， 這樣就可以將信息記錄在軟盤上 了。讀出數(shù)據(jù)的時候，軟盤上的 磁元在磁頭上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，再 經(jīng)讀寫電路還原出“0”和“1”的數(shù) 字信息，送到計算機中。,13.3 常見的干擾及其抑制,13.3.1 干擾的來源 根據(jù)干擾源的不同，干擾可以分為內(nèi)部干擾和外部干擾。 內(nèi)部干擾是指設(shè)備內(nèi)部帶電微粒無規(guī)則運動產(chǎn)生的噪聲，包括熱噪聲、散粒噪聲、低頻噪聲和接觸噪聲等。內(nèi)部干擾的抑制主要靠改

6、進(jìn)工藝和元器件的質(zhì)量來實現(xiàn)。 外部干擾是指系統(tǒng)外部由于人為或環(huán)境干擾引起的干擾，分為人為干擾和環(huán)境干擾。來源于自然界，比如天空的雷電、宇宙輻射、太陽黑子活動的干擾稱為環(huán)境干擾。環(huán)境干擾對光播、通信和導(dǎo)航等電子設(shè)備的影響較大，而對一般工業(yè)電子設(shè)備（檢測）儀表影響不大。 來源于系統(tǒng)外部其它電氣設(shè)備所產(chǎn)生的電火花、機械干擾、熱干擾、化學(xué)干擾或各種電操作的干擾，稱為人為干擾（或工業(yè)干擾）。人為干擾主要是放電噪聲干擾和電氣設(shè)備干擾。,1.放電噪聲干擾 2.電氣設(shè)備干擾 13.3.2 干擾的傳播途徑 1.靜電感應(yīng)干擾 2.電磁感應(yīng)干擾 3.附加熱電勢和化學(xué)電勢 4.振動 5.輻射電磁耦合干擾 6.電源線干擾 7.公共阻抗干擾 8.泄漏電阻干擾,13.3.3干擾的作用方式 1.串模干擾,2.共模干擾 共模干擾指干擾信號使兩個輸入端的電位相對于某一公共端一起漲落 3.軟件干擾 在計算機檢測系統(tǒng)中，軟件干擾主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的采集和處理過程中，主要是由于計算機處理器是高速數(shù)字器件，所長它的運算器、控制器及控制寄存器易受電磁干擾，出現(xiàn)程序計數(shù)器PC值變化、數(shù)據(jù)采集誤差增大、控制狀態(tài)失靈、RAM數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化以及系統(tǒng)出現(xiàn)“死鎖”等現(xiàn)象。,13.3.4 干擾的抑制方法 1.屏蔽 2.隔離 3.接地 （1）保護(hù)接地線。 （2）信號地線。 （3