3-3测试技术-调理电路

在通过传感器获得的信号中，常常混淆有许多其他频率的干扰。由于这些干扰的存在，有时得不到正确的测量值，甚至有时有用的信号被淹没在干扰噪声中。为了突出有用信号，抑制噪声干扰，我们就要对传感器获得的信号进行滤波。3.4滤波器滤波的实质：就是对信号进行频率选择，完成滤波功能的装置称为滤波器。当信号通过滤波器时，信号中某些频率成分得以通过，其他频率成分的信号受到衰减或抑制。信号通过滤波器的过程，就称为对信号进行滤波。3.4.1滤波器分类低通1根据滤波器的选频作用分：低通、高通、带通、带阻（1）低通滤波器：0～f2之间为通频带。从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2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。高通（2）高通滤波器：f1~∞之间为通频带。与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。带通（3）带通滤波器：通频带f1~f2之间。它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。带阻（4）带阻滤波器：阻带在f1~f2之间。与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2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。2根据构成滤波器的元件类型分：RC、RL或晶体谐振滤波器3根据构成滤波器的电路性质分有源滤波器、无源滤波器4根据滤波器所处理的信号性质分模拟滤波器与数字滤波器模拟滤波器数字滤波器压控电压源型滤波器3.4.2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不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。其频率特性函数是：fcH(f)fQ(f)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h（t）为sinc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t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。fcH(f)3.4.3实际RC滤波器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,，存在过渡带。0fA1实际滤波器的基本参数0ffc1fc2A00.707A02)截止频率fc：0.707A0所对应的频率．d1)波动幅度：波动幅度d与幅频特性的平均值A0的比值。越小越好。3)带宽B和品质因数Q：下两截频间的频率范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数。BQ=W0/B4)倍频程选择性W指在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。倍频程衰减量以dB/oct表示（Octave，倍频程）。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。5)滤波器因数λ：滤波器幅频特性的－60dB带宽与－3dB带宽的比值：dBdBBB3602RC无源滤波器的基本特性在测试系统中，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RCf2121)(fA当时，A(f)=1，此时信号几乎不受衰减地通过，并且相频特性关系为近似于一条通过原点的直线。此时滤波器是一个不失真系统。当时，。所以RC值决定上截止频率。适当改变就可以改变滤波器的截止频率。当时，输出与输入的积分成正比：RCf21RCf21此时滤波器起着积分器的作用，对高频成分的衰减率为倍频程。dtuRCuxy11020/dB2)一阶RC高通滤波器fjfjfH212)(当时，，所以RC值决定上截止频率；RCf21RCf21RCf2121)(fA当时，幅频特性接近于1，相移接近于0，此时滤波器可视为不失真传输系统；当时，滤波器的输出与输入的微分成正比，起着微分器的作用。3)RC带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警案例：机床轴心轨迹的滤波处理滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律3.5信号的指示和记录装置常用的记录、显示仪很多。如示波器、磁带记录仪、X－Y记录仪等，用于记录显示模拟信号。LED显示器（数码管）、LCD显示器、磁盘等用于显示记录数字信号。模拟信号显示记录仪一般又分为电流式显示记录仪和电压式显示记录仪，取决于显示记录仪的工作原理。示波器、磁带记录仪、X－Y记录仪均为电压式显示记录仪；而动圈式指示仪表、笔录仪为电流式显示记录仪。这些记录仪有的是一阶系统，大多是二阶系统，均有一定的使用频率和精度范围。选用时，要根据被记录的测试信号形式（电压、电流）、最高频率、精度要求等分析，选择合适的显示记录装置。