信号的调理与显示记录PPT课件
信号分析与处理基础PPT课件 共90页
华南农业大学工程学院
被测对象
传感器
信号调理
显示记录 装置
信息输入 系统 信息输出
2
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物理上：信号是信息的载体，是信息的一种表现形 式，在测试技术中常常通过波形体现。
A 0
t
3
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第2章 信号分析与处理基础
主要内容如下：
一、信号的分类与描述 二、周期信号和离散频谱（傅里叶级数） 三、瞬态非周期信号和连续频谱（傅里叶变换） 四、随机信号分析
3）从信号的能量上 --能量信号与功率信号。
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1） 确定性信号和随机信号 可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。 不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
随机信号
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a) （确定性信号）周期信号：经一定时间间隔可重复出现的
信号 b)
x ( t ) = x ( t + nT0 ) (n =1，2，3….)
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第三节 瞬态非周期信号与连续频谱
离散频谱所对应的时域信号是否一定是周期信号
具有离散频谱的信号不一定是周期信号。 只有其各简谐分量的频率具有一个公约数（即频率 比为有理数）—基频，它们才能在某个时间间隔后 周而复始，合成后的信号才是周期信号。 把具有离散频谱的非周期信号称准周期信号。
0 30 50 ()
5 /2
0 30 50
/2
0 30 50
在频域中每个信号都需同时用幅频谱和相频谱来描述 15
信号的采集与处理PPT课件
.
2
信号
模拟信号
模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的 时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模 拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化。电学上的模拟信号主要 是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算，如放 大，相加，相乘等。
• 转换时间，指从发出启动命令到转换结束获得整个数字信号为止所 需要的时间间隔。
.
24
A/D转换器
2. A/D转换器的主要参数
例1：S3C2410中的A/D转换器 • 8路10位，并支持触摸屏功能。 • 精度位1.5位，量程为0~3.3V，最
大转换速率为500K。
例1
例2： 8位模数(A/D) 转换器 ADC0809
1.模数转换器与单片机的接口
.
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单片机
2.模数转换器与单片机的接口的编程
查询方式：
.
29
单片机
2.模数转换器与单片机的接口的编程
定时采样方式 向A／D发出启动脉冲信号后，先进行软件延时．延时时间取决于转换时间(
滤波器
低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器
低通
带通
高通
.
带阻 11
调理通道
2.滤波电路
2.1 RC无源滤波器
在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中信号频率相对来说不高。 而RC滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容 元件 。
1) 一阶RC低通滤波器
.
12
2.1 RC无源滤波器 2) 一阶RC高通滤波器
.
8
调理通道
1.放大电路
1.1直流放大电路
勘误第5章模拟信号的调理与转换
第5章 模拟信号的调理与转换测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。
被测物理量经传感器后的输出一般了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理，往往需要对这些电信号调电桥是将电阻、电容和电感等参数或电流输出的一种测量电路。
电桥电路简单可靠，且具，被广泛用作仪器测量电路。
电桥可分为5.直流R 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源b 和d 上输出电压y e ，该输出可直接驱动指示仪表，也可接直的出为电信号。
由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响，为作调理和转换。
本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节，包括电桥、制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。
5.1 电桥的变化转换为电压有很高的精度和灵敏度，因此按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥；按其工作方式又零值法（平衡电桥）和偏值法（不平衡电桥）。
1.1 直流电桥电桥如图5.1所示，纯电阻1R 、2、3R 和4R组成电桥的四个桥臂，在电o e ，而另一对角线两端入后续放大电路。
流电桥的输出端后接输入阻抗较大仪表或放大电路时，可视为开路，其输为零，此时有电流o 112e I R R =+，o2e I R R =图5.1 直流电桥结构形式34+ 由此可得出b 、d 两端输出电压158()()14o o 12341324o1234b ad R R U e e R R R R R R R R eR R R R ⎛⎞=−=−⎜⎟++⎝⎠−++ （5-1y e 为零，即当电桥平衡时，应有y a e U =）由式（5-1）可知，要使输出电压式（5-2）为直流电桥平衡公式。
直流电桥的工作原理是：四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引电各桥臂的阻值，可使输出电压（或电流）仅直流电桥的优点是：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的输出e 是直流成入工频干扰较5.入b 、d 测量。
电桥平衡条件下，检流计G 的指示为零变化时，电桥不平衡，检流计G 的电流不为零。
第11章 信号的放大和调理电路
R2
R2 R1
R2 R1
u0 ui
第十一章
信号的放大和调理电路
二．有效值转换电路
U rms
1 T
T
0
u i2 (t )dt
1．应用对数–反对数技术的有效值转换电路
q0 u i I S exp( u ) I S exp KT UT
KT i i u ln( ) U T ln( ) q0 IS IS
R2
E R RF u0 4 R R R1
RF
E
R R
R+ R R
R1
R2
U 01 U i 2
E
E R RF u0 (1 ) 4 R R1
第十一章
信号的放大和调理电路
3．差动放大器
R2
RF u0 (u i 2 u i1 ) R1
输入阻抗较小
ui1 ui 2
i4 R4 i1 R4 I4
A4
uo
i3
R1 R1 D1 A1 R2 D2
T1
R5 A2 R6
T3 T4
A3
R4
T2
ui
第十一章
R4 i1
信号的放大和调理电路
R1 R1 D1 A1 R2 D2
R4 R5 A2 R6
i1
u0 ui
uO
ui
i1
ui R4
u UT
R4
i I S exp
R1 R1 D1 A1 R2 D2
第十一章
信号的放大和调理电路
二．开关电容滤波器（SCF）
1 S 2
u1
u2
u1
R
u2
Q Q1 Q2 C(U1 U 2 )
信号调理电路.
V IN -
+
R2
A1
-
放大
输入 信号
RG (外接)
R 1
的差
R 1
值
RS
(外接)
A3
V O UT
负载
R2
RS
A2
V IN+
外接地
(a) 经典的前置放大器
电路结构： 对称输入级，由运放A1、A2组成 差动输出级，由运放A3组成
对称输入级对共模干扰信号具有很强的抑制能力 差动输出级将电路双端输入方式变换成单端对地输出方式
理想运放分析要点: 假设运放为理想运放，输入阻抗无穷大、开环放大倍数为无穷 大、输出阻抗为零，不计偏置电流和失调电压。
（1）虚断 （2）虚短 测量常用运放：
OPO7 uA741 LM324 LM358 等
放大电路关键器件-运算放大器
实际运放的设计指标考虑: (1) 输入失调电压 (2) 输入偏置电流
四. 隔离放大器
隔离放大电路定义 隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没
有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共 的接地端。
隔离放大器的应用于场合
隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系 统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控 制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能 力传送信号。它对消除来自大地回路的各种干扰和噪声具 有积极的作用。
C1：隔直电容 R3 ：C1的放电回路
R2
R1 ui N1
R3
(3) 交流电压跟随电路
R2
同相放大电路的特例
为减小失调电流，R3= R2
ui C1
-∞ +
uo
+ N1
第3章 电感式传感器及其信号调理
当铁芯位于中间位置时，M M M ，E =0 铁芯向上位移时，M M M M M M ，
1 2
s
1
2
Es
2 jM E p Rp jLp
1
铁芯向下位移时，M
Es
M M
M 2 M M，
2 jM E p Rp jLp
3.1 自感式传感器 3.1.1 单线圈自感传感器
自感式传感器亦称变隙式自感传感器或变磁 阻式自感传感器，根据铁芯线圈磁路气隙的改变， 引起磁路磁阻的改变，从而改变线圈自感的大小。 气隙参数的改变可通过改变气隙长度和改变 气隙截面积两种方式实现。传感器线圈分单线圈 和双线圈两种。
图3-1单线圈变气隙式长度自感传感器
s
Us
j (M 2 M1 ) E p j (M 2 M1 ) E p RL RL RL ( Rs1 Rs 2 ) j ( L1 L2 ) Rp jLp RL Rs jLs Rp jLp
根据（3-19）画出差动变压器频率特性如图313。
3) 采用补偿电路，为常采用的零点残余电压补偿 电路原理图。消除零点残余电压的补偿电路有四 种： ①附加串联电阻以消除基波同相成分； ②附加并联电阻以消除基波正交成分； ③附加并联电容。改变相移，补偿高次谐波分量； ④附加反馈绕组和反馈电容，以补偿基波及高次谐 波分量。串联电阻的阻值很小，为0.5－5Ω ，并 联电阻的阻值为数十到数百千欧；并联电容的数 值在数百PF范围。实际数值通常由实验来确定。
U i L U0 4 L0
采用差动结构能带来的好处： 理论上消除了零位输出，衔铁所受电磁力平衡； 灵敏度提高一倍； 线性度得到改善(高次项能部分相互抵消)； 差动形式可减弱或消除温度、电源变化及外界干 扰等共模干扰的影响。因为这些干扰是以相同的 方向、相同的幅度作用在两个线圈上的，所引起 的自感变化的大小和符号相同，而信号调理电路 实质上是将两个线圈自感的差值转换为电信号。
通信系统中的信号调理与处理
通信系统中的信号调理与处理通信系统的发展与进步，离不开对信号的调理与处理。
信号调理与处理是指对信号进行增强、修正、解调、滤波等操作，以使其在传输过程中更稳定、更适合传递信息。
本文将介绍通信系统中常见的信号调理与处理方法。
一、信号调理1.增强信号强度在通信中，有时由于信号强度的不足，导致传输质量不佳。
为了增强信号强度，通信系统可以采用放大器进行信号放大。
放大器可以将信号的电压或者功率进行放大，以提高信号的传输距离和质量。
2.修正信号误差在信号传输过程中，可能会出现误差，导致信号质量下降。
为了修正信号误差，通信系统采用纠错码技术。
纠错码可以通过增加冗余信息，使得在一定范围内可以纠正一定数量的错误，从而提高传输的可靠性。
3.解调信号在接收端，信号需要经过解调过程，将模拟信号转换为数字信号。
解调的方法有多种，常用的方法包括调幅解调、调频解调和调相解调等。
解调过程能够将信号恢复到原始的模拟或数字形式，以便后续处理和分析。
二、信号处理1.滤波为了去除信号中的噪声和干扰，通信系统常使用滤波器进行滤波处理。
滤波器可以通过选择性地传递某一特定频率范围内的信号，来滤除其他频率范围内的干扰信号。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
2.编码与解码在通信中，为了提高信号传输的效率和可靠性，通信系统采用编码与解码技术。
编码器可以将信号转换成特定的编码形式，以便在传输过程中更好地保持信号的稳定性；解码器则能够将编码后的信号恢复成原始信号，以便进行后续的处理和分析。
3.调制与解调调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，而解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。
调制与解调是实现数字与模拟信号之间互相转换的重要技术，常用的调制与解调技术有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交振幅调制（QAM）等。
总结：信号调理与处理是通信系统中必不可少的环节。
通过增强信号强度、修正信号误差、解调信号以及滤波、编码与解码、调制与解调等处理，可以使信号在传输过程中更稳定、更适合传递信息。
信号调理资料
信号调理在现代通信和电子系统中，信号调理是一个至关重要的过程。
它指的是在信号传输和处理过程中对信号进行调整和优化的技术。
信号调理涉及到对信号的放大、滤波、混频、调制解调制等一系列操作，以保证信号在系统中传输和处理的可靠性和有效性。
信号调理的基本原理在通信系统中，信号调理可以分为两个主要方面：前端调理和后端调理。
前端调理主要涉及到信号的采集、放大、滤波等操作，以保证信号在传输介质中能够被准确地捕获和传输。
后端调理则包括信号的解调、数字化处理、编解码等操作，以确保最终信号能够被正确地解读和处理。
在信号调理过程中，信号的特性和要求将决定采取的调理策略。
不同类型和用途的信号可能需要不同的调理方法，例如音频信号、视频信号、数据信号等。
因此，在设计和实现信号调理系统时需要考虑信号的特点和系统的应用需求。
信号调理的应用领域信号调理技术被广泛应用于各种领域，包括通信、雷达、医疗、声音处理等。
在通信系统中，信号调理是确保信号传输质量的关键技术，可以通过调整信号的功率、频率、波形等参数来实现。
在雷达系统中，信号调理可以改善雷达系统的灵敏度和分辨率，提高目标检测和跟踪的准确性。
在医疗领域，信号调理可用于生理信号的采集和分析，帮助医生做出准确的诊断和治疗方案。
在声音处理领域，信号调理可以用于音频信号的增强、去噪、压缩等处理，提供更清晰、更真实的声音效果。
未来发展趋势随着通信和电子技术的不断发展，信号调理技术也在不断演进。
未来，随着5G、物联网、人工智能等技术的普及和应用，对信号调理技术提出了更高的要求。
未来的信号调理系统将更加智能化、自适应和高效，能够更好地适应复杂多变的环境和需求。
同时，信号调理技术也将与其他技术相结合，实现更广泛的应用和更高水平的性能。
总的来说，信号调理作为通信和电子系统中的重要技术，将在未来发挥着越来越重要的作用。
通过不断创新和发展，信号调理技术将不断完善和提升，为现代社会的通信和信息传输提供更加可靠和高效的支持。