信号的调理与记录70页PPT课件.ppt

1、测试技术与信号处理测试技术与信号处理是便于信号的传输与处理是便于信号的传输与处理 信号调理的目的信号调理的目的 1.1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能传感器输出的电信号很微弱，大多数不能 直接输送到显示、记录或分析仪器中去，直接输送到显示、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。需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。 2.2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，有些传感器输出的是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。3.3.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

2、制解调处理。对传感器测量信号进行调制解调处理。 第四章第四章 信号的调理与记录信号的调理与记录测试技术与信号处理测试技术与信号处理第一节第一节 信号的放大信号的放大 通常情况下，传感器的输出信号都很微弱，必须通常情况下，传感器的输出信号都很微弱，必须用放大电路放大后才便于后续处理。为了保证测量用放大电路放大后才便于后续处理。为了保证测量精度的要求，放大电路应具有如下性能精度的要求，放大电路应具有如下性能: :1) 足够的放大倍数；足够的放大倍数；2) 高输入阻抗，低输出阻抗；高输入阻抗，低输出阻抗；3)高共模抑制能力高共模抑制能力;4)低温漂、低噪声、低失调电压和电流。低温漂、低噪声、低失调电

3、压和电流。 线性运算放大器线性运算放大器具备上述特点，因而传感器输出具备上述特点，因而传感器输出信号的放大电路都由运算放大器所组成，本节介绍信号的放大电路都由运算放大器所组成，本节介绍几种常用的运算放大器电路。几种常用的运算放大器电路。信号放大电路信号放大电路 测试技术与信号处理测试技术与信号处理分类分类放大器放大器直流放大器直流放大器交流放大器交流放大器电荷放大器电荷放大器直流电桥直流电桥特点特点交流电桥交流电桥低频保留，高频截止低频保留，高频截止高频保留，低频截止高频保留，低频截止激励电源为直流源激励电源为直流源激励电源为交流源激励电源为交流源压电式传感器专用压电式传感器专用信号放大电路信

4、号放大电路 测试技术与信号处理测试技术与信号处理1. 1. 直流放大电路直流放大电路 电压增益电压增益: :21vRAR 注意：注意：输入阻抗低，容易对传感器产生负载效应输入阻抗低，容易对传感器产生负载效应；反馈电阻反馈电阻R2 值不能太大，否则会产生较大的噪声值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧；及漂移，一般为几十千欧至几百千欧；R1的取值应的取值应远大于远大于信号源信号源ui 的内阻。的内阻。 烟雾报警器烟雾报警器酒精传感器酒精传感器二氧化碳传感器二氧化碳传感器信号放大电路信号放大电路 1) 1) 反相放大器反相放大器 测试技术与信号处理测试技术与信号处理2)

5、2) 同相放大器同相放大器 同相放大器具有同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗输入阻抗非常高，输出阻抗很低很低的的特点特点，广泛用于前置放大级。但易引入共，广泛用于前置放大级。但易引入共模干扰。模干扰。 同相放大器也是最基本同相放大器也是最基本的电路的电路 ，其闭环电压增益，其闭环电压增益Av为为: :2v11RAR信号放大电路信号放大电路 测试技术与信号处理测试技术与信号处理3) 3) 差分放大器差分放大器 差分放大器也不能提供差分放大器也不能提供足够的输入阻抗和共模足够的输入阻抗和共模抑制比。因此由单个运抑制比。因此由单个运算放大器构成的放大电路在算放大器构成的放大电路在传感器信号放大中

6、很少直接采用。传感器信号放大中很少直接采用。 一种常用来提高一种常用来提高输入阻抗的办法是在输入阻抗的办法是在基本放大电路之前串基本放大电路之前串接一级射极跟随器。接一级射极跟随器。串接射极跟随器后，电路的输入阻抗可以提高到串接射极跟随器后，电路的输入阻抗可以提高到109欧欧以上，所以射极跟随器也常被称为以上，所以射极跟随器也常被称为阻抗变换器阻抗变换器。信号放大电路信号放大电路 测试技术与信号处理测试技术与信号处理2. 2. 交流放大电路交流放大电路 R1一般取几十千欧。耦合电容一般取几十千欧。耦合电容 C1、C3可根据交流可根据交流放大器的下限频率放大器的下限频率 fL 来确定。来确定。

7、13(3 10)/(2)LLCCR f F21vRAR 若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及及C3为为隔直电容。隔直电容。 信号放大电路信号放大电路 测试技术与信号处理测试技术与信号处理第二节第二节 调制与解调调制与解调目的目的 解决微弱缓变信号的放大以及信号解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。的传输问题。 调制调制解调解调调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交

8、流放大器进行放大，最后再从放大器的然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。输出信号中取出放大了的缓变信号。 例：交流电桥例：交流电桥VeVR1R3R2R4调制调制是指利用某种低频信号是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信来控制或改变一高频振荡信号的某个参数号的某个参数 ( (幅值、频率幅值、频率或相位或相位) )的过程。的过程。调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理信号信号调制信号调制信号x(t)0 0t载波信号载波信号( )cos(2)z tAft z(t)0 0t调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理a) 幅值调

9、制幅值调制(AM)( )cos(2()x ty tAft b) 频率调制频率调制(FM)0( )cos(2 ( )y tAfx tt c) 相位调制相位调制(PM)0( )cos2()y tAfttx y(t)的幅值随的幅值随x(t)变化而变化变化而变化 y(t)的频率随的频率随x(t)变化而变化变化而变化 y(t)的相位随的相位随x(t)变化而变化变化而变化调制类型调制类型调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理一、幅值调制与解调一、幅值调制与解调 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变测试信号相

10、乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。化而变化。0( )cos(2)x ty tAft 缓变缓变信号信号调调制制高频高频信号信号放放大大放大高放大高频信号频信号解解调调放大缓放大缓变信号变信号调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理幅度调制与解调过程（波形分析）幅度调制与解调过程（波形分析）乘法器乘法器放大器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器乘法器滤波器滤波器z(t)x(t)调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理幅度调制与解调过程（数学分析）幅度调制与解调过程（数学分析）乘法器乘法器放大器放大器乘法器乘法器滤波器滤波器( )cos()(2)mztxxt

11、tf 2c() os2)zxf tt 1122( )cos(4)( )zx ttx tf x(t)z(t)xm(t)z(t)x(t)m( )( ) ( )mytxt z t 调制与解调调制与解调( )cos(2)zz tf t 测试技术与信号处理测试技术与信号处理幅度调制与解调过程（频谱分析）幅度调制与解调过程（频谱分析）乘法器乘法器放大器放大器乘法器乘法器滤波器滤波器x(t)z(t)xm(t)z(t)x(t)X( f )Z( f )Z( f )X(f )低通滤波器低通滤波器调制与解调调制与解调Xm( f )-fzfz-2fz2fz( )cos()(2)mztxxttf ( )cos()(2)

12、mztxxttf 1122( )cos(4)( )zx ttx tf m( )( ) ( )mytxt z t 测试技术与信号处理测试技术与信号处理调幅信号的解调方法：调幅信号的解调方法： (1) 同步解调同步解调 上述调制方法，将信号上述调制方法，将信号 x(t)直接与载波直接与载波 z(t) 相乘。这种相乘。这种调幅波具有极性变化，解调调幅波具有极性变化，解调时必须再乘与时必须再乘与 z(t) 相位相同相位相同的的 z(t) 方能复原出原信号，方能复原出原信号，故称故称同步解调同步解调。它要求有性它要求有性能良好的线性乘法器，否则能良好的线性乘法器，否则会引起信号失真。会引起信号失真。调制

13、与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理(2) (2) 包络检波（整流检波）包络检波（整流检波） 若对信号若对信号 x(t) 进行偏置，叠加一个进行偏置，叠加一个直流直流分量分量 D，使偏置后的信号都具有使偏置后的信号都具有正电压正电压。 ( )cos(2( )mx txtDft ()Dx tx t ( )x t调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理 调幅调幅调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理 解调解调二极管检波二极管检波低通滤波低通滤波调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理调幅波的波形失真调幅波的波形失真过调失真过调失真：

14、对于：对于包络检波包络检波，要求其直流偏置必须，要求其直流偏置必须 足够大，否则足够大，否则 x(t) 的相位将发生的相位将发生180。上述方法的关键是准确地加、减偏置电压。若所加上述方法的关键是准确地加、减偏置电压。若所加的偏置电压未能使信号电压都位于零位的同一侧，的偏置电压未能使信号电压都位于零位的同一侧，那么对调幅之后的波形只进行简单的整流滤波便不那么对调幅之后的波形只进行简单的整流滤波便不能恢复原调制信号，而会造成很大失真能恢复原调制信号，而会造成很大失真 。调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理重叠失真重叠失真：调幅波是由一对每边为：调幅波是由一对每边为 fm 的双

15、边带信号的双边带信号组成。当载波频率组成。当载波频率 fz 较低时，正频端的下边带将与较低时，正频端的下边带将与负频端的上边带相重叠。要求负频端的上边带相重叠。要求: fz fm 调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理(3) (3) 相敏检波（整流检波）相敏检波（整流检波） 相敏检波的相敏检波的特点特点是可以是可以鉴别调制信号的极性鉴别调制信号的极性，所以采用相敏检波时，对调制信号不必再加直流偏所以采用相敏检波时，对调制信号不必再加直流偏置。相敏检波利用交变信号在过零位时正、负极性置。相敏检波利用交变信号在过零位时正、负极性发生突变，使调幅波的相位发生突变，使调幅波的相位 (

16、与载波比较与载波比较)也相应地也相应地产生产生180的相位跳变的相位跳变，这样便既能反映出原调制，这样便既能反映出原调制信号的幅值，又能反映其极性。信号的幅值，又能反映其极性。调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理相敏检波电路相敏检波电路调制与解调调制与解调+-测试技术与信号处理测试技术与信号处理若若y(t) 0，则则VD1通：通：d1VD1 25R1地地dVD1 或或VD3通通若若y(t) 0时时调制与解调调制与解调+HL-L-H-HL-LH注意：注意：y(t)的振幅大于的振幅大于xm(t)的振幅的振幅测试技术与信号处理测试技术与信号处理若若y(t) 0，则则VD2通：通：

17、 52VD23d地地R15若若y(t) 0，则则VD4通：通：54VD41d 地地 R15 调幅信号调幅信号x(t) 0时时VD2 或或VD4通通调制与解调调制与解调+注意：注意：y(t)的振幅大于的振幅大于xm(t)的振幅的振幅测试技术与信号处理测试技术与信号处理调制与解调调制与解调动态电阻应变仪框图动态电阻应变仪框图测试技术与信号处理测试技术与信号处理二、频率调制二、频率调制 调频是利用信号调频是利用信号x(t)的幅值的幅值调制调制载波的载波的频率频率，或者说，调频波是一种随信号或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波。化的疏密度不同的等幅波。0

18、( )cos(2 *( )y tAfx tt 调制与解调调制与解调1. 1. 频率调制的基本概念频率调制的基本概念00( )cos()y tAt 或者或者载波：载波：载波的瞬时频率：载波的瞬时频率：0( )( )xttk 调频信号：调频信号：00( )co( )s()y tAtxkt dt 测试技术与信号处理测试技术与信号处理调制与解调调制与解调调制信号调制信号已调制信号已调制信号测试技术与信号处理测试技术与信号处理 频率调制一般用振荡电路来实现，如频率调制一般用振荡电路来实现，如LC振荡电路、振荡电路、变容二极管调制器、压控振荡器等。以变容二极管调制器、压控振荡器等。以LC振荡回路振荡回路为

19、例，如图所示，该电路常被用于电容、涡流、电感为例，如图所示，该电路常被用于电容、涡流、电感等传感器的测量电路，将电容等传感器的测量电路，将电容 ( (或电感或电感) )作为自激振荡作为自激振荡器的谐振回路的一调谐参数，则器的谐振回路的一调谐参数，则电电路的谐振频率为路的谐振频率为2. 2. 频率调制方法频率调制方法001 2fLC 001(1)ffC C 00(12)fCC 调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理调制与解调调制与解调3.3.调频信号的解调调频信号的解调 调频信号的解调亦称鉴频，一般采用鉴频器和锁相调频信号的解调亦称鉴频，一般采用鉴频器和锁相环解调器。前者结构简

20、单，在测试技术中常被使用，环解调器。前者结构简单，在测试技术中常被使用，而后者解调性能优良，但结构复杂，一般用于要求较而后者解调性能优良，但结构复杂，一般用于要求较高的场合，如通信机等。此处只介绍鉴频器解调。高的场合，如通信机等。此处只介绍鉴频器解调。测试技术与信号处理测试技术与信号处理优点优点：抗干扰能力强。：抗干扰能力强。 调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的所要求带宽的20倍倍；调频系统较之调幅系统复；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制是一种非线性调制。杂，因为频率调制是一种非线性调制。 因为调频信号所携带的信息包含在频率变化因为调频信

21、号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中。要表现在振幅之中。 缺点缺点：占频带宽度大，复杂：占频带宽度大，复杂调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理案例：案例：旋转机械扭距测量旋转机械扭距测量调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理案例：案例：铁路机车调度铁路机车调度 信号检测信号检测调制频率调制频率 8.5Hz，绿灯绿灯调制频率调制频率 23.5Hz，红灯红灯调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理第三节第三节 滤波器滤波器 滤波器是一种选频装置，可以使滤

22、波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。衰减其他频率成分。第四章第四章 信号的调理与记录信号的调理与记录一、概述一、概述滤波滤波测试技术与信号处理测试技术与信号处理滤波器分类（滤波器分类（根据滤波器的选频作用分类根据滤波器的选频作用分类） 低通低通高通高通滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理带通带通带阻带阻滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理滤波器的串滤波器的串/ /并联并联 低通和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，低通和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波

23、器。其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。低通和高通滤波器的串联成为低通和高通滤波器的串联成为带通滤波器带通滤波器LPFHPF低通和高通滤波器的并联成为低通和高通滤波器的并联成为带阻滤波器带阻滤波器LPFHPF滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理1.1.理想滤波器理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都是指能使通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。不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。fj j ( f )-fcfc以理想的低通滤波器为例，其特性为以理想的低通滤波器为例，其特性为0-j20cc-()0 ftA efffH f 其他其他0cc

24、-()0 AfffH f 其其他他0cc2-()0 ftffff j j 其他其他-fc|H( f )|fcf0二、滤波器性能分析二、滤波器性能分析滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理理想滤波器的物理不可实现理想滤波器的物理不可实现 理想滤波器在时域内的脉冲响应函数理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 h(t)为为 sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。 给理想滤波器一个脉冲激励，在给理想滤波器一个脉冲激励，在 t =0 时刻单位时刻单位脉冲脉冲输入输入滤波器滤波器之前之前，滤波器就已经，滤波器就已经有响应有响应了。了。故故为物

25、理不可实现为物理不可实现。fcH( f )滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理2.2.实际滤波器的特征参数实际滤波器的特征参数 理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限中通带和阻带间没有严格界限, ,，存在过渡带。，存在过渡带。 0fA滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理又称又称-3dB带宽，单位为带宽，单位为Hz。带宽表示滤波器的分辨。带宽表示滤波器的分辨能力，即滤波器分离信号中相邻频率成分的能力。能力，即滤波器分离信号中相邻频率成分的能力。0ffc1fc2A00.707A0(1) 截止频率截止频率fc

26、：0.707A0 所对应的频率。所对应的频率。 (3) 纹波幅度纹波幅度d d：通带中幅频特性值的起伏变化值。通带中幅频特性值的起伏变化值。(4) 品质因子品质因子Q：中心频率和带宽之比中心频率和带宽之比。 BQ=f0 / B2 2d d(2) 带宽带宽B：上下两截止频率之间的频率范围。上下两截止频率之间的频率范围。B=fc2 - fc1f0d d 值应越小越好值应越小越好Q Q 越大，则相对带宽越大，则相对带宽越小，滤波器的选择越小，滤波器的选择性越好。性越好。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 从阻带到通带或从通带到阻带，实际滤波器有从阻带到通带或从通带到阻带，实际滤波器有一

27、个过渡带，过渡带的曲线倾斜度代表着幅频特性一个过渡带，过渡带的曲线倾斜度代表着幅频特性衰减的快慢程度，通常用衰减的快慢程度，通常用倍频程选择性倍频程选择性来表征。来表征。倍频程衰减量以倍频程衰减量以dB或或dB/oct表示表示(Octave，倍频程，倍频程)。衰减越快（即衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。值越大），滤波器的选择性越好。c2c2(2)20lg()AfWA f c1c21(/2)20lg()A fWA f 或或 指在指在上截止频率上截止频率 fc2 与与 2fc2 之间或之间或下截止频率下截止频率 fc1与与 fc1 / 2 之间幅频特性的衰减值，即之间幅频特性的衰减值，

28、即频率变化一频率变化一个倍频程时的衰减量个倍频程时的衰减量。 (5) 倍频程选择性倍频程选择性W滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 定义为滤波器幅频特性的定义为滤波器幅频特性的-60dB带宽与带宽与-3dB带宽带宽的比，即的比，即对理想滤波器有对理想滤波器有 l l = 1。对普通使用的滤波器，对普通使用的滤波器， l l 一般为一般为1 5。-60dB-3dB BBl l (6)滤波器因数滤波器因数(矩形系数矩形系数) l l滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理三、实际滤波电路三、实际滤波电路 在测试系统中，常用在测试系统中，常用RC滤波器。因为滤波器。因为RC滤波

29、滤波器器电路简单，抗干扰强电路简单，抗干扰强，有，有较好的低频性能较好的低频性能，并且，并且选用标准阻容元件选用标准阻容元件 。 RCui+ +uoRCui+ +uoRC无源滤波器：无源滤波器： 低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理1) 一阶一阶RC低通滤波器低通滤波器 RCui+ +uoooidtduRCuu 1()j21h ffRC c1 (2)fRC 2c1()1(/)A fff c()arctan(/)fff 滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理RCui+ +uooi(1 j2)j2 j21uRuRfCfRCfRC c2c

30、(/)( )1(/)ffA fff c( )arctan()2fff 2) 一阶一阶RC高通滤波器高通滤波器 c1 (2)fRC 滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理H22HL21( )(2)1(2)1fA fff HL( )arctan(2)arctan(2)2fff 3) RC带通滤波器带通滤波器 H11R C L22R C 可以看作为高通滤波器和低通滤波器的可以看作为高通滤波器和低通滤波器的串联串联 滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理带通带通带阻带阻LH 1H1 (2)&f 2H1 (2)f LH 1L1 (2)&f 2L1 (2)f 滤波器滤波器?测试技术与信

31、号处理测试技术与信号处理R1C1C2ui+ +uoR2+ +带通滤波器带通滤波器(图图4-26） 一阶一阶RC滤波器在过渡带内的衰减速率非常慢，每滤波器在过渡带内的衰减速率非常慢，每个倍频程只有个倍频程只有6dB （见上图），通带和阻带之间没有（见上图），通带和阻带之间没有陡峭的界限，故这种陡峭的界限，故这种滤波器的性能较差滤波器的性能较差，因此常常要，因此常常要使用更复杂的滤波器。使用更复杂的滤波器。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 电感和电容一起使用可以使滤波器的谐振特性电感和电容一起使用可以使滤波器的谐振特性相对于一阶相对于一阶RC电路产生较为陡峭的滤波器边缘。电路产生较

32、为陡峭的滤波器边缘。图图4-28中给出了一些此类滤波器的构成方法。中给出了一些此类滤波器的构成方法。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 通过采用多个通过采用多个RC环节或环节或LC环节级联的方式环节级联的方式 (见见图图4-29)，可以使滤波器的性能有显著的提高，使过，可以使滤波器的性能有显著的提高，使过渡带曲线的陡峭度得到改善。渡带曲线的陡峭度得到改善。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 这是因为多个中心频率相同的滤波器级联后，这是因为多个中心频率相同的滤波器级联后，其总幅频特性为各滤波器幅频特性的乘积，因此通其总幅频特性为各滤波器幅频特性的乘积，因此通带外的频率

33、成分将会有更大的衰减。但必须注意到，带外的频率成分将会有更大的衰减。但必须注意到，虽然多个简单滤波器的级联能改善滤波器的过渡带虽然多个简单滤波器的级联能改善滤波器的过渡带性能，却又不可避免地带来了明显的性能，却又不可避免地带来了明显的负载效应和相负载效应和相移增大等问题移增大等问题。为避免这些问题，最常用的方法就。为避免这些问题，最常用的方法就是采用是采用有源滤波器有源滤波器。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理有源滤波器有源滤波器 通常的有源滤波器通常的有源滤波器具有具有80dB/倍频程倍频程的下的下降带以及在降带以及在阻带阻带中有高中有高于于60dB的衰减的衰减。目前。目前市场

34、上己有高性能的高市场上己有高性能的高阶有源滤波器出售。阶有源滤波器出售。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理四、带通滤波器在信号频率分析中的应用四、带通滤波器在信号频率分析中的应用 1. 1. 多路滤波器的并联形式多路滤波器的并联形式 多路带通滤波器并联常用于信号的频谱分析和多路带通滤波器并联常用于信号的频谱分析和信号中特定频率成分的提取。使用时常将被分析信信号中特定频率成分的提取。使用时常将被分析信号输入一组中心频率不同的滤波器，各滤波器的输号输入一组中心频率不同的滤波器，各滤波器的输出便反映了信号中所含的各个频率成分。为使各带出便反映了信号中所含的各个频率成分。为使各带通滤波器

35、的带宽覆盖整个分析的频带，它们的中心通滤波器的带宽覆盖整个分析的频带，它们的中心频率能使相邻的带宽恰好相互衔接，通常的做法是频率能使相邻的带宽恰好相互衔接，通常的做法是使前一个滤波器的使前一个滤波器的-3dB上截止频率高端等于后一个上截止频率高端等于后一个滤波器的滤波器的-3db下截止频率低端。滤波组须具有相同下截止频率低端。滤波组须具有相同的放大倍数。的放大倍数。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。为两种。滤

36、波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理(1) 恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器 滤波器的相对宽带为常数滤波器的相对宽带为常数 滤波器滤波器c2ic1ii0i0iffBCff 测试技术与信号处理测试技术与信号处理1/3倍频程滤波器（见教材表倍频程滤波器（见教材表4-1）滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理(1) 恒带宽比滤波器恒带宽比滤波器 (2) 恒带宽滤波器恒带宽滤波器 滤波器的绝对带宽为常数滤波器的绝对带宽为常数 滤波器的相对宽带为常数滤波器的相对宽带为常数 一组恒带宽比滤波器的通频带在低频段很窄，一组恒带宽比滤波器的通频带在

37、低频段很窄，在高频段则很宽，因而滤波器组的频率分辨力在低在高频段则很宽，因而滤波器组的频率分辨力在低频段较好，而在高频段则甚差。频段较好，而在高频段则甚差。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 2. 中心频率可调式中心频率可调式 扫描式频率分析仪采用一个中心频率可调的带通扫描式频率分析仪采用一个中心频率可调的带通滤波器，通过改变中心频率使该滤波器的通带跟随滤波器，通过改变中心频率使该滤波器的通带跟随所要分析的信号频率范围要求来变化。所要分析的信号频率范围要求来变化。 采用中心频率可调的带通滤采用中心频率可调的带通滤波器时，由于在调节中心频率波器时，由于在调节中心频率过程中总希望不改

38、变或不影响过程中总希望不改变或不影响滤波器的增益及滤波器的增益及品质品质因子等参因子等参数，因此这种滤波器中心频率数，因此这种滤波器中心频率的调节范围是有限的。的调节范围是有限的。滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理产品产品LineDa: LTC1564 或或 MAXIM: MAX74xx 等等滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理 产品产品滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理滤波器的应用滤波器的应用超门限报警超门限报警 案例：案例：旅游索道钢缆检测旅游索道钢缆检测滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理由案例提炼的典型实验：由案例提炼的典型实验：钢管

39、无损探伤钢管无损探伤滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警滤波滤波滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律 案例：机床轴心轨迹的滤波处理（续）案例：机床轴心轨迹的滤波处理（续） 滤波器滤波器测试技术与信号处理测试技术与信号处理相敏检波（整流检波）相敏检波（整流检波）调制与解调调制与解调测试技术与信号处理测试技术与信号处理调制与解调调制与解调相敏检波相敏检波