第四章信号调理1信号调理、放大、调制与解调080417
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第四章 信号的转换与调理
7
U0 K Ui Ui VRe f
Uo 6
PIN
2 U 1 i 8 3 U i
Δ
Rp1
INA114
REF 5
4
VD1 R3
A1
U1 R4
LD
Δ
+5V Rp 2
R2
A2 U REF
VD 2 I
-5V
U2
光功率自动控制电路的作用：克服供电电源波动或光源 老化等因素的影响，确保光源输出功率稳定。
应当注意的是，由于电路存在共模电压，应当选 用共模抑制比较高的集成运放，才能保证一定的 运算精度。
案例：INA114与测量电桥的连接
+5V
350Ω
0.1μF
350Ω
2
7
6
350Ω
350Ω
RP
1 8 3
INA114
4
5
Uo
-5V
0.1μF
案例：INA114在光功率自动控制电路中的应用
+5V
R1
+5V
现代测控系统都是采用微处理器或微控制器作为系统的控
制核心，因而可变增益放大器总是采用数控放大器的形式。 用模拟开关代替图4-10中可变电阻或波段开关可得到数控增 益放大器。如图4-11、4-12所示。
集成化的可变增益放大器有很多品种。单端输入的可变 增益放大器有PGA100、PGA103；差动输入的可变增益放 大器有PGA204、PGA205等等。 程控放大器是智能仪器的常用部件之一，在智能仪器中， 可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。 这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。
16
（一）光耦合器件 目前用的较多的是利用光来耦合信号。用光来耦合信号 的器件叫光电耦合器，其内部有作为光源的半导体发 光二极管和作为光接收的光敏二极管或三极管。图4-3 给出了常见的几种光电耦合器的内部电路。
U0 K Ui Ui VRe f
Uo 6
PIN
2 U 1 i 8 3 U i
Δ
Rp1
INA114
REF 5
4
VD1 R3
A1
U1 R4
LD
Δ
+5V Rp 2
R2
A2 U REF
VD 2 I
-5V
U2
光功率自动控制电路的作用：克服供电电源波动或光源 老化等因素的影响，确保光源输出功率稳定。
应当注意的是，由于电路存在共模电压，应当选 用共模抑制比较高的集成运放，才能保证一定的 运算精度。
案例：INA114与测量电桥的连接
+5V
350Ω
0.1μF
350Ω
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6
350Ω
350Ω
RP
1 8 3
INA114
4
5
Uo
-5V
0.1μF
案例：INA114在光功率自动控制电路中的应用
+5V
R1
+5V
现代测控系统都是采用微处理器或微控制器作为系统的控
制核心，因而可变增益放大器总是采用数控放大器的形式。 用模拟开关代替图4-10中可变电阻或波段开关可得到数控增 益放大器。如图4-11、4-12所示。
集成化的可变增益放大器有很多品种。单端输入的可变 增益放大器有PGA100、PGA103；差动输入的可变增益放 大器有PGA204、PGA205等等。 程控放大器是智能仪器的常用部件之一，在智能仪器中， 可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。 这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。
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（一）光耦合器件 目前用的较多的是利用光来耦合信号。用光来耦合信号 的器件叫光电耦合器，其内部有作为光源的半导体发 光二极管和作为光接收的光敏二极管或三极管。图4-3 给出了常见的几种光电耦合器的内部电路。
第四章_信号调理
电阻应变仪
Resistance Strain Meter
利用电阻应变片作 为传感元件来测量应 变的专用电子仪器称 为电阻应变仪。
河北农业大学机电学院
电阻应变仪分类
（按频率分类）
静态电阻应变仪（5Hz ） 静动态电阻应变仪（0~200Hz） 动态电阻应变仪（0~1500Hz） 超动态电阻应变仪（几十千赫兹）
f (t ) (t ) f (0) (t ), f (t ) (t t 0 ) f (t 0 ) (t t 0 )
2）积分特性
f (t ) (t ) f (0), f (t ) (t t 0 ) f (t 0 )
3）卷积特性
f (t ) * (t ) f ( ) (t )d f (t )
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3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
第四章 信号调理
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4.2 信号放大
1 目的
(1)抗干扰; 信号放大目的 幅度增加 (2)阻抗匹配
2 分类
时间域 直流放大器 放大器 交流放大器 电荷放大器 幅度增大 幅度增大 电荷增大 频率域 低频保留,高频截止 高频保留,低频截止
整流检波
xm(t)=[A+x(t)]cos2πf0t
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若把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量，使偏置 后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络线将具有原调 制信号的形状，如图所示。把该调幅波进行简单的半波或 全波整流、滤波，并减去所加的偏置电压就可以恢复原调 制信号。 这种方法又称作包络分析。
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第四章 信号调理
机械工程测试技术基础》4信号调理
先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后
利用放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出 放大了的缓变信号。
2021/4/8
36
4.2 调制与解调
2021/4/8
37
4.2 调制与解调
作业: 4-5 思考题: 4-6 4-7
2021/4/8
38
4.3 滤波器
4.3 滤波器
滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定 频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．
4
4.1 电桥
一、电桥的分类
直流电桥 1、按激励电源
交流电桥
3、按输出方式
不平衡电桥
2、按联接方式
半桥单臂 半桥双臂 全桥
平衡电桥
4、按工作原理
偏值法
归零法
2021/4/8
5
4.1 电桥
二、直流电桥
表明：被测量只能来自电b阻传感器元件
1、特点：直流激励；电桥的四个臂 只能 为电阻
R1
a
I1
I2
R2
13
2 4 相对两臂的阻值乘积相等。
2021/4/8
6
4.1 电桥
3、输出特性
b
（1）半桥单臂接法
R2
输出电压U 0
R1 R R1 R R2
R4 R3 R4
U e
a
I1 I2
c
U0
R
R4
R3
4R0 2R Ue
d
因 R R0
U0
R 4R0
Ue
Ue
灵可敏见度，：电电桥桥的的输输出出U电0与压激与励被电测压量在成U一正e 个比桥，臂且上引起的电
-
U
' 0
第四章 信号调理与处理
调幅的实现
幅值调制装置实质上是一个乘法器。现在已有性能 良好的线性乘法器组件。霍尔元件也是一种乘法器。
电桥在本质上也是一个乘法装置，若以高频振荡电 源供给电桥，则输出为调幅波。
霍尔元件： VH kH iB sin
电桥：
Uy
R R0
U
0
三、调制与解调
调幅信号的解调方法
1、同步解调 若把调幅波再次与原载波信号相乘，则
xm (t) xt cos 2f0t cos
xt cos 2f0t
三、调制与解调
调幅信号的频域分析
由傅里叶变换的性质知：在时域中两个信 号相乘，则对应在频域中这两个信号进行卷积，
余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线
xt yt
X f Y f
一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就
是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。
是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的 是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。当 信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率；信号 电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调频波是
随信号而变化的疏密不等的等幅波。
第五章 信号变换及调理
三、调制与解调 调频波的瞬时频率可表示为． f＝fo±△f 式中f。——载波频率，或称为中心频率； △f—频率偏移，与调制信号x(t)的幅值成正比。
四、 滤波器
滤波器还有其它不同分类方法，例如， 根据构成滤波器的大件类型，可分为RC、LC或晶
体谐振滤波器； 根据构成滤波器的电路性质，可分为有源滤波器和
无源滤波器； 根据滤波器所处理的信号性质，分为模拟滤波器与
数字滤波器等等。
滤波器的性能指标
A0
0.707A0
Q=f0 / B
幅值调制装置实质上是一个乘法器。现在已有性能 良好的线性乘法器组件。霍尔元件也是一种乘法器。
电桥在本质上也是一个乘法装置，若以高频振荡电 源供给电桥，则输出为调幅波。
霍尔元件： VH kH iB sin
电桥：
Uy
R R0
U
0
三、调制与解调
调幅信号的解调方法
1、同步解调 若把调幅波再次与原载波信号相乘，则
xm (t) xt cos 2f0t cos
xt cos 2f0t
三、调制与解调
调幅信号的频域分析
由傅里叶变换的性质知：在时域中两个信 号相乘，则对应在频域中这两个信号进行卷积，
余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线
xt yt
X f Y f
一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就
是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。
是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的 是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。当 信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率；信号 电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调频波是
随信号而变化的疏密不等的等幅波。
第五章 信号变换及调理
三、调制与解调 调频波的瞬时频率可表示为． f＝fo±△f 式中f。——载波频率，或称为中心频率； △f—频率偏移，与调制信号x(t)的幅值成正比。
四、 滤波器
滤波器还有其它不同分类方法，例如， 根据构成滤波器的大件类型，可分为RC、LC或晶
体谐振滤波器； 根据构成滤波器的电路性质，可分为有源滤波器和
无源滤波器； 根据滤波器所处理的信号性质，分为模拟滤波器与
数字滤波器等等。
滤波器的性能指标
A0
0.707A0
Q=f0 / B
信号调制的基本原理PPT
• 根据瞬时相位与瞬时角频率得关系可知,对 式(4-24)积分可得调频波得瞬时相位
• (4-26) t
t
t
f (t)
(t )dt
0
0 c
f u (t)dt
ct f
0 u (t)dt
•
f (t ) f
t
0 u (t )dt
(4-27)
• 表示调频波瞬时相位与载波信号相位得偏
4、2 幅度调制原理及特性
• 4、2、1 普通调幅(AM )
• 1、 普通调幅信号得数学表达式
• 首先讨论调制信号为单频余弦波时得情况, 设调制信号为
• u (t) um cos t cos 2 Ft (4-2)
• 设载波信号为
•
uC (t) Ucm cosct cos 2 fct (4-3)
• 调频信号数学表达式
(4-31)
4、3、2 调频信号分析
• uFM Ucm cos(ct mf sin t) (4-32)
•
mf
k f Um
m
为调频波得最大相移,又称调
频指数。 m值f 可大于1
• 给出了调制信号、瞬时频偏、瞬时相偏、 对应得波形图
4、3、2 调频信号分析
图4-19 调频信号的波形图
• 4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• 由式(4-15)可得SSB调幅信号数学表达式为
• 取上边带时
•
(4-17)
• •
取下边带时
uSSB (t)
1 2
KmaU cm cos (c
)t
(4-18)
uSSB (t )
1 2
KmaU cmcos(c
)t
4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• (4-26) t
t
t
f (t)
(t )dt
0
0 c
f u (t)dt
ct f
0 u (t)dt
•
f (t ) f
t
0 u (t )dt
(4-27)
• 表示调频波瞬时相位与载波信号相位得偏
4、2 幅度调制原理及特性
• 4、2、1 普通调幅(AM )
• 1、 普通调幅信号得数学表达式
• 首先讨论调制信号为单频余弦波时得情况, 设调制信号为
• u (t) um cos t cos 2 Ft (4-2)
• 设载波信号为
•
uC (t) Ucm cosct cos 2 fct (4-3)
• 调频信号数学表达式
(4-31)
4、3、2 调频信号分析
• uFM Ucm cos(ct mf sin t) (4-32)
•
mf
k f Um
m
为调频波得最大相移,又称调
频指数。 m值f 可大于1
• 给出了调制信号、瞬时频偏、瞬时相偏、 对应得波形图
4、3、2 调频信号分析
图4-19 调频信号的波形图
• 4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• 由式(4-15)可得SSB调幅信号数学表达式为
• 取上边带时
•
(4-17)
• •
取下边带时
uSSB (t)
1 2
KmaU cm cos (c
)t
(4-18)
uSSB (t )
1 2
KmaU cmcos(c
)t
4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
第四章 信号调理和处理
3 3 2
第四章 信号调理和处理
幅值调制器实际 上是个乘法器
1
y 1( t )
0 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
调制信号
乘法器
载波
调幅波
2.963
−3
2 3
3 2 0 t 10
1 y 3( t ) y 2( t ) 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Uy
∆R 4⋅ Ro
⋅ Uo
2
− 2.963
解调： 解调：是从已调制波中恢复出调 制信号（测试信号）的过程。 制信号（测试信号）的过程。 解调是调制的逆过程。 解调是调制的逆过程。
10
第四章 信号调理和处理
调幅与解调过程（数学描述与波形频谱分析） 调幅与解调过程（数学描述与波形频谱分析） 与波形频谱分析
调幅是将一个高频正弦信号（或称载波） 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相 使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。 乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。
3
第四章 信号调理和处理
4.2 调制与解调
本节内容
调制与解调的基本概念 调幅及其解调 调频及其解调
4
第四章 信号调理和处理
在测试技术中， 在测试技术中，调制是工程测试信号在传输过程中常用 的一种调理方法， 的一种调理方法，主要是为了解决微弱缓变信号的放大以及 信号的传输问题。例如，被测物理量，如温度、位移、 信号的传输问题。例如，被测物理量，如温度、位移、力等 参数，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号， 参数，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号，对 这样一类信号，直接送入直流放大器放大会遇到困难，因为， 这样一类信号，直接送入直流放大器放大会遇到困难，因为， 采用级间直接耦合式的直流放大器放大， 采用级间直接耦合式的直流放大器放大，将会受到零点漂移 的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时， 的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时，经过逐级 放大后，被测信号会被零点漂移淹没。 放大后，被测信号会被零点漂移淹没。为了很好地解决缓变 信号的放大问题， 信号的放大问题，信息技术中采用了一种对信号进行调制的 方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然 后利用交流放大器进行放大， 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。 取出放大了的缓变信号。上述信号传输中的变换过程称为调 制与解调。 制与解调。
第四章 信号调理和处理
幅值调制器实际 上是个乘法器
1
y 1( t )
0 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
调制信号
乘法器
载波
调幅波
2.963
−3
2 3
3 2 0 t 10
1 y 3( t ) y 2( t ) 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Uy
∆R 4⋅ Ro
⋅ Uo
2
− 2.963
解调： 解调：是从已调制波中恢复出调 制信号（测试信号）的过程。 制信号（测试信号）的过程。 解调是调制的逆过程。 解调是调制的逆过程。
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第四章 信号调理和处理
调幅与解调过程（数学描述与波形频谱分析） 调幅与解调过程（数学描述与波形频谱分析） 与波形频谱分析
调幅是将一个高频正弦信号（或称载波） 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相 使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。 乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化。
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第四章 信号调理和处理
4.2 调制与解调
本节内容
调制与解调的基本概念 调幅及其解调 调频及其解调
4
第四章 信号调理和处理
在测试技术中， 在测试技术中，调制是工程测试信号在传输过程中常用 的一种调理方法， 的一种调理方法，主要是为了解决微弱缓变信号的放大以及 信号的传输问题。例如，被测物理量，如温度、位移、 信号的传输问题。例如，被测物理量，如温度、位移、力等 参数，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号， 参数，经过传感器交换以后，多为低频缓变的微弱信号，对 这样一类信号，直接送入直流放大器放大会遇到困难，因为， 这样一类信号，直接送入直流放大器放大会遇到困难，因为， 采用级间直接耦合式的直流放大器放大， 采用级间直接耦合式的直流放大器放大，将会受到零点漂移 的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时， 的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信号时，经过逐级 放大后，被测信号会被零点漂移淹没。 放大后，被测信号会被零点漂移淹没。为了很好地解决缓变 信号的放大问题， 信号的放大问题，信息技术中采用了一种对信号进行调制的 方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 方法，即先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然 后利用交流放大器进行放大， 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。 取出放大了的缓变信号。上述信号传输中的变换过程称为调 制与解调。 制与解调。
第四章_信号的调理与记录详解
信号调理的原因
1. 2. 3. 4. 5. 传感器输出的电信号非常微弱，需要放大和变换。 传感器输出的电参量需要转变为电能量。 降噪，提高信噪比。 分离有用分量。 模数转换。
返回章目录
第四章 信号调理、处理和记录概述
中原工学院 信息商务学院
信号调理的种类
1. 参量变换型：常用于参量型传感器，将电参量变换成电压和电流量
图4-2c为全桥接法，工作中四个桥臂阻值随被测量而变化，即
R1 R1 R2 R2
R3 R3
R4 R4
（4-7）
同理当R1= R2 = R3= R4= R0，ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR 时电桥输出为
R1 Uy U0 R0
显然，电桥接法不同，输出电压也不同，三种接法电桥输出之比为 1：2：4，全桥最大。 注意：（1）尽量采用全桥接法，提高输出信号。 （2）对面桥臂阻值变形性质相同，相邻桥臂阻值变形性质相反。 （3）非线性问题 。（非线性为ΔR/R的平方） 上述电桥是在由被测量变化引起不平衡状态下工作的，缺点是电源电压不稳 定，或者环境温度有变化时，都会引起电桥输出变化，产生测量误差。为此
被测量 参量型传感器 ΔR, ΔL, ΔC 电桥、谐振电路 ΔV, ΔI
2. 阻抗变换、幅度调节
被测量 发电型传感器 ΔU, ΔI 放大、衰减、阻抗匹配、变换 V, I 输出
3. 调制、解调
被测量 传感器 调制 调制波 放大、传送 解调
4. 品质调节： 线性化处理—扩大测量范围，减少非线性失真； 滤 波—保持有用信号，消除干扰； 倍频、细分—提高测量精度；
可采用平衡电桥测量法，见图4-3。
第一节 电桥
中原工学院 信息商务学院
当被测量引起电桥不平衡时，
电子电路中的信号调理与放大技术
电子电路中的信号调理与放大技术在现代电子设备中，信号调理与放大技术扮演着至关重要的角色。
无论是在无线通信、音频设备还是生物医学仪器中，信号调理与放大技术的应用都是必不可少的。
本文将着重讨论电子电路中的信号调理与放大技术，包括其原理、应用和发展趋势。
一、信号调理的原理信号调理是指通过对信号进行放大、滤波、调制等一系列处理，使其能够适应特定的应用环境。
在电子电路中，信号调理的原理主要包括以下几个方面：1. 放大：信号放大是指将弱小的信号放大到足以被其他电路模块接收和处理的适当幅度。
常用的放大电路包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等。
2. 滤波：滤波是指通过滤波电路去除或抑制信号中的噪声、干扰和杂散分量，使信号更加纯净和稳定。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
3. 调制：调制是指改变信号的某些特性，使其能够传输更远或在特定的频段内传播。
常用的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
二、信号调理的应用在电子电路中，信号调理与放大技术广泛应用于多个领域。
1. 无线通信：在无线通信系统中，信号调理与放大技术用于接收天线信号并通过放大、滤波、解调等处理将其转换成可识别的语音、图像或数据信号。
在数字通信中，还需要进行ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）等处理。
2. 音频设备：音频设备中的信号调理与放大技术用于放大输入的音乐信号，并通过滤波去除杂音，以保证音乐的高保真度和清晰度。
例如，功放器、音响等音频设备均需要信号调理与放大技术来提升音质。
3. 生物医学仪器：在医学领域，信号调理与放大技术被广泛应用于心电图（ECG）、脑电图（EEG）和电子血压计等生物医学仪器。
这些仪器通过对生物信号进行放大和滤波处理，帮助医生进行疾病诊断和监护。
4. 传感器技术：传感器作为监测和感知环境变化的重要装置，需要信号调理与放大技术来处理传感器输出的微弱信号。
通过放大和滤波等处理，可以提高传感器信号的信噪比，从而更好地解析环境信息。
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Z1 Z01e j1 , Z2 Z02e j2 , Z3 Z03e j3 , Z4 Z04e j4
Z Z e Z Z e j(13 ) 01 03
j (2 4 )
02 04
Z101Z033
Z02
2
Z04
4
电感
Z01～Z04 阻抗的模
1～4－阻抗角，桥臂电流与电压的相位差
纯电阻－电流与电压同相位，＝0
4.3调制与解调
2) 种类
x(t) 调制信号
0
西安工业大学机电学院
t
载波信号
z(t) Acos2f t （500kHZ~20MHZ)
z(t)
0
t
4.3调制与解调
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a) 幅度调制(AM)
y(t) [A x(t)]cos2ft
b) 频率调制(FM)
y(t) Acos 2[ f0 x(t)]t
1/2
1/2
由傅o立叶变换的性质知：t
o
-fz
fz
f
X(t)
x(t)z(t) X (X(f) f ) Z ( f )
o
Xm(t)
t
-fm
o
fm
f
Xm(f) 1/2
t
-fm
o
fm
f
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b. 解调 解调就是将调幅波（被调制过的信号）与一个载波信 号（高频余弦信号）再次乘积。这就是同步解调。
信号调理 及处理
A D
微处理器
整形 放大 滤波
传感器输出的电信号，大多数不能直接输送到显示、记录 或分析仪器中去。
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2.1 信号调理的目的
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。
1.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，需 要进一步放大。
2.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。
幅度解调是调制的逆过程；就是恢复原信号。
由傅立叶变换的性质知：
x(t)z(t)z(t) X ( f ) Z( f ) Z( f )
Z(t)
o
X(t)
o
Xm(t)
Xm(t)
t t t t -2fz
Z(f) 1/2
o
-fz X(f)
-fm
o
Xm(f) 1/2
-fz
o
Xm(f) 1/2
o
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3.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制解调处理。
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•另外若测试工作仅对部分频段的信号感兴趣，则 有必要从输出信号中分离出所需的频率成分； •当采用数字式仪器、仪表和计算机时，模拟输出 信号还要转换为数字信号等。
常用的信号调理环节有：放大器、电桥、调制器 与解调器、滤波器等。
1/2
fz
f
fm
f
fz
f
2fz
f
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幅度调制与解调过程（数学分析）
x(t) z(t)
乘法器
x m(t)
放大器
x(t) 调制信号
调幅波
z(t) 载波
xm (t) x(t) • cos(2fzt)
z(t)
乘法器 z(t) ym (t) x(t) cos2 2f zt
2.2 电桥
①直流电桥
b
R1
R2
I1 a
I2
R4
c
R3
d
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当电桥输出端接较大的仪器或放大器时， 可视为开路，电流输出为零。
Uo
U ab
I1R1
R1 R1 R2
Ui
U da
I2 R4
R4 R压
U o U da U ab
( R1 R1 R2
R3
R4
R4
)U
i
(
R1R3 R1 R2
)(
R2 R3
R4 R4
)
U
i
若使电桥平衡，输出电压为0，则： R1R3 R2 R4
②电桥的工作方式
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单臂
半桥
全桥
R1 0;而R2 R3 R4 0 R1 0; R2 0;而R3 R4 0 R1 0; R2 0; R3 0; R4 0
电感性阻抗－ 电容性阻抗－
电0 容
0
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电容电桥：
(R1
1
jC1
)
R3
(R4
1
jC4
)
R2
平衡条件：
R1R3
R2
R4
,
R3 C1
R2 C4
电感电桥：
(R1 jL1)R3 (R4 jL4 )R2
平衡条件： R1R3 R2 R4 , L1R3 L4 R2
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解调
方法：
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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称为调制与解调
如：无线电技术中，为防止发射信号（电台发射 的）间的相互串扰，要将发射的声频信号的频率 移到各自所分配的高频、超高频频段上进行传输 与接收，就用调制与解调技术。
R1 R2; R3 R4 0
半桥差动工作
R1 R2 R3 R4
全桥差动工作
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③电桥的电压灵敏度
单臂为例：
令：R1 R2 R3 R4 R 电阻变化为R
Uo
( R R R R R
R R R )Ui
Uo
4
R
R 2R
U
i
因为R R,忽略高次项，可得
Uo
R 4R
c) 相位调制(PM)
y(t) Acos[2ft x(t)]
4.3调制与解调
3) 幅度调制与解调
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a. 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 变化而变化．
y(t) x(t) cos2ft
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Z(t) Z(f)
工程测试技术基础
2 模拟信号处理
信号分析与信号处理:
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信号分析：研究信号的构成与特征 信号处理：将信号做必要的变换以获得所需信息的过程
本课程重在信号处理
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本章学习要求： 1.了解信号调制解调原理 2.了解信号滤波器工作原理
被测信号
传感器
传感器系统
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U
i
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半桥差动：
令： R1 R, R2 R, R3 R4 R
Uo
( R R R R R R
R R R )Ui
Ui 2
R R
全桥差动：
令： R1 R, R2 R, R3 R, R4 R
Uo
Ui
R R
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② 交流电桥 ●平衡条件 Z1Z3 Z2Z4
2.3调制与解调
1) 目的
解决微弱缓变信号的放大以及信号 的传输问题。
问题：直接取直流 放大会产生零漂和 级间耦合等失真
传感器
位移、力等
低频缓变的 微弱信号
调制
高频信号
交流放大器 放大
零点漂移（指当输入信号为零时,在放大器的输出端出现一个变化不 定的输出信号的现象）的影响。当漂移信号大小接近或超过被测信 号时，经过逐级放大后，被测信号会被零点漂移淹没。