精密測試技術(shù)：CH 5 信號調(diào)理處理和記錄

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級2/21/20241第第5 5章章 信號調(diào)理、處理和記錄信號調(diào)理、處理和記錄Signal Condition,Process and Record5.1電橋電橋BridgeCircuit5.2調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)ModulationandAnti-modulation5.3濾波器濾波器WaveFilter5.4信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置IndicationandRecordEquipmentsofSignal返回返回2/21/202425.1 5.1 電電 橋橋?qū)㈦娮琛㈦姼?、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯驅(qū)㈦娮琛?/p>

2、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測量電路。電流輸出的一種測量電路。按照激勵電壓的性質(zhì)，分為按照激勵電壓的性質(zhì)，分為直流直流電橋電橋和和交流電橋交流電橋；按；按照輸出方式，分為照輸出方式，分為不平衡橋式電路不平衡橋式電路和和平衡橋式電路。平衡橋式電路。電橋電橋:分類分類:2/21/202431 1、直流電橋、直流電橋電電 橋橋(2/19)(2/19)R1R3R4R2uiuoI1I2abdc2/21/20244(2)(2)電橋的平衡條件電橋的平衡條件:(1)(1)電橋輸出電壓電橋輸出電壓:電電 橋橋(3/19)(3/19)2/21/20245直流電橋的聯(lián)接方式直流電橋的聯(lián)接方式 a)

3、a)半橋單臂半橋單臂 b)b)半橋雙臂半橋雙臂 c)c)全橋全橋 電電 橋橋(4/19)(4/19)2/21/20246一般一般 R R很小很小,即即 RR,R0)0時，無論調(diào)制波是否為正，相敏檢波器的輸出時，無論調(diào)制波是否為正，相敏檢波器的輸出波形均為正，即保持與調(diào)制信號極性相同。這種電路相當(dāng)于在波形均為正，即保持與調(diào)制信號極性相同。這種電路相當(dāng)于在00a a段對段對x xmm(t t)全波整流，解調(diào)后的頻率比原調(diào)制波高一倍。全波整流，解調(diào)后的頻率比原調(diào)制波高一倍。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(13/26)(13/26)2/21/202434調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(14/26)(14/26)2/21/

4、202435由上兩圖知，由上兩圖知，x x(t t)0)0時，不管調(diào)制波極性如何，相敏檢波器的輸時，不管調(diào)制波極性如何，相敏檢波器的輸出波形均為負(fù)，保持與出波形均為負(fù)，保持與x x(t t)一致。同時，電路在一致。同時，電路在a a b b段相當(dāng)于對段相當(dāng)于對x xmm(t t)全波整流后反相，解調(diào)后的頻率為原調(diào)制波的二倍。全波整流后反相，解調(diào)后的頻率為原調(diào)制波的二倍。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(15/26)(15/26)2/21/2024364)調(diào)幅應(yīng)用調(diào)幅應(yīng)用動態(tài)電阻應(yīng)變儀。動態(tài)電阻應(yīng)變儀。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(16/26)(16/26)電橋電橋放大器放大器相敏檢波相敏檢波低通濾波低通濾波顯示記

5、錄顯示記錄載波振蕩器載波振蕩器x(t)X(t)0t0ty(t)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片0tXm(t)0tX(t)0tXm(t)2/21/2024372 2、調(diào)頻及其解調(diào)、調(diào)頻及其解調(diào) (1)(1)原理原理利用調(diào)制信號的幅值控制載波信號頻率的過程。調(diào)頻波是利用調(diào)制信號的幅值控制載波信號頻率的過程。調(diào)頻波是等幅波，但頻率的變化量與調(diào)制信號幅值成正比。等幅波，但頻率的變化量與調(diào)制信號幅值成正比。調(diào)頻波的瞬時頻率可表示為：調(diào)頻波的瞬時頻率可表示為：f=f0+f=f0+K x(t)f0為載波頻率，也稱中心頻率。為載波頻率，也稱中心頻率。f 為頻率偏移，與調(diào)制信號為頻率偏移，與調(diào)制信號x(t)幅值成正比。幅值

6、成正比。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(17/26)(17/26)2/21/202438調(diào)頻波與調(diào)制信號幅值的關(guān)系圖調(diào)頻波與調(diào)制信號幅值的關(guān)系圖 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(18/26)(18/26)2/21/202439設(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號 載波信號為載波信號為 調(diào)頻時載波的幅度和初始相位角不變，瞬時頻率調(diào)頻時載波的幅度和初始相位角不變，瞬時頻率圍繞著圍繞著f f0 0隨調(diào)制信號電壓作線性的變化：隨調(diào)制信號電壓作線性的變化：由上式可見，頻率偏移與調(diào)制信號的幅值成正比，與調(diào)制信由上式可見，頻率偏移與調(diào)制信號的幅值成正比，與調(diào)制信號的頻率無關(guān)，這是調(diào)頻波的基本特征之一。號的頻率無關(guān)，這是調(diào)頻波的基本特征之一。調(diào)

7、制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(19/26)(19/26)2/21/202440實現(xiàn)信號的調(diào)頻和解調(diào)的方法甚多。在測量系統(tǒng)中，常利實現(xiàn)信號的調(diào)頻和解調(diào)的方法甚多。在測量系統(tǒng)中，常利用電抗元件組成調(diào)諧振蕩器，以電抗元件（電感或電容）用電抗元件組成調(diào)諧振蕩器，以電抗元件（電感或電容）作為傳感器參量，以它感受被測量的變化，作為調(diào)制信號作為傳感器參量，以它感受被測量的變化，作為調(diào)制信號的輸入，振蕩器原有的信號振蕩信號作為載波。當(dāng)有調(diào)制的輸入，振蕩器原有的信號振蕩信號作為載波。當(dāng)有調(diào)制信號輸入時，振蕩器輸出的即為被調(diào)制了的調(diào)頻波。當(dāng)電信號輸入時，振蕩器輸出的即為被調(diào)制了的調(diào)頻波。當(dāng)電容容C C和電感和電感L L并聯(lián)

8、組成振蕩器的諧振回路時，電路的諧振頻并聯(lián)組成振蕩器的諧振回路時，電路的諧振頻率將為：率將為：調(diào)制與調(diào)制與解調(diào)解調(diào)(20/26)(20/26)2/21/202441無無信號輸入時信號輸入時,x(t)=0,x(t)=0,諧振電路的諧振頻率為諧振電路的諧振頻率為:有信號輸入時有信號輸入時,x(t)0,x(t)0,諧振電路的諧振頻率為諧振電路的諧振頻率為:調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(21/26)(21/26)2/21/202442對上式求微分得諧振頻率的絕對變換量對上式求微分得諧振頻率的絕對變換量:在在載波頻率載波頻率f f0 0附近有附近有C C1 1=C=C0 0,所以所以調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(22/2

9、6)(22/26)2/21/202443諧振頻率的表達(dá)式為諧振頻率的表達(dá)式為用用Kf表示表示調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(23/26)(23/26)2/21/202444無信號時無信號時,諧振電路的輸出電壓諧振電路的輸出電壓:有信號時有信號時,諧振電路的輸出電壓諧振電路的輸出電壓:調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(24/26)(24/26)2/21/202445(2)調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波是以正弦波頻率的變化來反映被測信號的幅值變化。調(diào)頻波是以正弦波頻率的變化來反映被測信號的幅值變化。調(diào)頻波的解調(diào)是先將調(diào)頻波變換成調(diào)頻調(diào)幅波，然后進(jìn)行調(diào)頻波的解調(diào)是先將調(diào)頻波變換成調(diào)頻調(diào)幅波，然后進(jìn)行幅值檢波。幅值檢波。調(diào)

10、頻波的解調(diào)由鑒頻器完成。鑒頻器通常由線性變換電調(diào)頻波的解調(diào)由鑒頻器完成。鑒頻器通常由線性變換電路與幅值檢波電路組成，如圖所示。路與幅值檢波電路組成，如圖所示。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(25/26(25/26)2/21/202446a)a)鑒頻器鑒頻器 b b)頻率頻率-電壓特性曲線電壓特性曲線 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)(26/26)(26/26)ufC1L1L2C2CRu0ua頻率電壓線性變換部分頻率電壓線性變換部分幅值檢波幅值檢波ua0 n0ttua0uat02/21/2024475.3 5.3 濾波器濾波器 濾波器是一種選頻裝置，它只允許一定頻帶范圍的信濾波器是一種選頻裝置，它只允許一定頻帶范圍的

11、信號通過，同時極大地衰減其它頻率成分。號通過，同時極大地衰減其它頻率成分。濾波器的這種篩選功能在測試技術(shù)中可以起到消除噪聲、濾波器的這種篩選功能在測試技術(shù)中可以起到消除噪聲、干擾信號等作用，在自動檢測、自動控制、信號處理等干擾信號等作用，在自動檢測、自動控制、信號處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。2/21/2024481 1、濾波器的分類、濾波器的分類低通濾波器：低通濾波器：通頻帶通頻帶0f2。高通濾波器：通頻帶高通濾波器：通頻帶f1 帶通濾波器：通頻帶帶通濾波器：通頻帶f1f2帶阻濾波器：通頻帶帶阻濾波器：通頻帶0f3與與f4（阻帶：（阻帶：f3f4）(1)(1)根據(jù)濾波器的選頻

12、特性分類根據(jù)濾波器的選頻特性分類高通濾波器幅頻特性高通濾波器幅頻特性=1-=1-低通濾波器幅頻特性低通濾波器幅頻特性 帶阻濾波器是高通和低通的組合帶阻濾波器是高通和低通的組合濾波器濾波器(2/23)(2/23)2/21/202449(2)(2)根據(jù)濾波器的元件類型分類根據(jù)濾波器的元件類型分類RCRC、LCLC、晶體諧振及開關(guān)電容濾波器。晶體諧振及開關(guān)電容濾波器。(3)(3)根據(jù)濾波器的電路性質(zhì)分類根據(jù)濾波器的電路性質(zhì)分類有源、無源濾波器。有源、無源濾波器。(4)(4)根據(jù)濾波器的信號性質(zhì)分類根據(jù)濾波器的信號性質(zhì)分類模擬、數(shù)字濾波器。模擬、數(shù)字濾波器。濾波器濾波器(3/23)2/21/20245

13、02.2.理想濾波器理想濾波器(1)(1)理想濾波器模型及脈沖響應(yīng)理想濾波器模型及脈沖響應(yīng) 無過渡帶且在通頻帶內(nèi)滿足不失真測試條件的濾波器稱為無過渡帶且在通頻帶內(nèi)滿足不失真測試條件的濾波器稱為理想濾波器。理想濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為：理想濾波器。理想濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為：理想濾波器的脈沖響應(yīng)函數(shù)為理想濾波器的脈沖響應(yīng)函數(shù)為sincsinc函數(shù)，若無相角滯后函數(shù)，若無相角滯后（t t0 0=0=0）：）：濾波器濾波器(4/23)(4/23)2/21/202451任何現(xiàn)實系統(tǒng)都不任何現(xiàn)實系統(tǒng)都不可能具有這種預(yù)知可能具有這種預(yù)知未來的能力未來的能力在輸入在輸入(t)到來以到來以前前,濾波器有與輸入濾

14、波器有與輸入相對應(yīng)的輸出相對應(yīng)的輸出理想低通濾波器是理想低通濾波器是不存在的不存在的.理想高通、帶通、理想高通、帶通、帶阻濾波器也是不帶阻濾波器也是不存在的存在的濾波器濾波器(5/23)(5/23)ffc0-fc(f)2t0A00ffc-fc|H(f)|a)理想低通濾波器頻率特性理想低通濾波器頻率特性t01/2fc1/fc-1/2fc-1/fc2A0fch(t)tt00h(t)b)理想低通濾波器脈沖響應(yīng)函數(shù)理想低通濾波器脈沖響應(yīng)函數(shù)2/21/202452 (2)(2)理想濾波器的階躍響應(yīng)理想濾波器的階躍響應(yīng)1)1)單位階躍輸入單位階躍輸入 2)2)濾波器的階躍響應(yīng)濾波器的階躍響應(yīng)：濾波器濾波器

15、(6/23)(6/23)2/21/202453若不考慮前、后皺波，輸出從若不考慮前、后皺波，輸出從0(0(a a點點)到應(yīng)有的穩(wěn)定值到應(yīng)有的穩(wěn)定值A(chǔ) A0 0(b b點點)之間的所需建立時間為：之間的所需建立時間為：上上截止頻率截止頻率3)3)階躍響應(yīng)波形圖階躍響應(yīng)波形圖 4)4)響應(yīng)時間響應(yīng)時間濾波器濾波器(7/23)(7/23)理想低通濾波器對單位階躍輸入的響應(yīng)理想低通濾波器對單位階躍輸入的響應(yīng)0ttbtaay(t)A00.5A0ba)無相角滯后無相角滯后,時移時移t0=00ty(t)tbt0taaA00.5A0bb)有相角滯后有相角滯后,時移時移t002/21/202454如果按穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

16、值的如果按穩(wěn)態(tài)響應(yīng)值的0.10.90.10.9作為計算建立時間的標(biāo)準(zhǔn)，則：作為計算建立時間的標(biāo)準(zhǔn)，則：濾波器通頻帶越寬（濾波器通頻帶越寬（f fc c越高），建立時間越短，響應(yīng)速度越越高），建立時間越短，響應(yīng)速度越快。其物理意義是：快。其物理意義是：輸入信號突變處（間斷點）必然含有豐富的高頻分量。輸入信號突變處（間斷點）必然含有豐富的高頻分量。低通濾波器阻衰了高頻分量，結(jié)果將輸出波形低通濾波器阻衰了高頻分量，結(jié)果將輸出波形“圓滑圓滑”。通帶越寬，阻衰的高頻分量越少，使信號能量更多更快通帶越寬，阻衰的高頻分量越少，使信號能量更多更快地通過，故建立時間短，反之建立時間長。地通過，故建立時間短，反之

17、建立時間長。濾波器濾波器(8/23)(8/23)2/21/202455低通濾波器對階躍響應(yīng)的建立時間低通濾波器對階躍響應(yīng)的建立時間T Te e與帶寬與帶寬B B成反比，即：成反比，即：BTBTe e=常數(shù)常數(shù)該結(jié)論對高通、帶通及帶阻濾波器均成立。該結(jié)論對高通、帶通及帶阻濾波器均成立。濾波器帶寬表示其頻率分辨力，通帶越窄，分辨力越高，顯濾波器帶寬表示其頻率分辨力，通帶越窄，分辨力越高，顯然，高分辨力與響應(yīng)速度是互相矛盾的。如果要用濾波的方然，高分辨力與響應(yīng)速度是互相矛盾的。如果要用濾波的方法從信號中提取某一很窄的頻率成分（如作譜分析），必須法從信號中提取某一很窄的頻率成分（如作譜分析），必須有足

18、夠的時間。有足夠的時間。5)高分辨力與響應(yīng)速度的關(guān)系高分辨力與響應(yīng)速度的關(guān)系:濾波器濾波器(9/23)(9/23)2/21/2024563 3、實際濾波器、實際濾波器(1)(1)實際濾波器的基本參數(shù)實際濾波器的基本參數(shù) 理想帶通濾波器（虛線）與實際帶通濾波器（實線）的幅頻特性圖理想帶通濾波器（虛線）與實際帶通濾波器（實線）的幅頻特性圖濾波器濾波器(10/23)(10/23)2/21/202457上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬或上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬或-3dB-3dB帶帶寬。帶寬寬。帶寬B B 決定頻率分辨力。決定頻率分辨力。將中心頻率將中心頻率f f0 0（，幾

19、何平均）與帶寬幾何平均）與帶寬B B之比之比稱為濾波器的品質(zhì)因素。稱為濾波器的品質(zhì)因素。f f0 0確定，品質(zhì)因素確定，品質(zhì)因素Q Q越大，濾波器越大，濾波器分辨力越高。分辨力越高?；蚧?指在上截止頻率指在上截止頻率f fc c2 2與與2 2f fc c2 2之間，或者在下截止頻率之間，或者在下截止頻率f fc c1 1與與f fc c1 1/2/2之之間幅頻特性的衰減量，即頻率變化一個倍頻程的衰減量。間幅頻特性的衰減量，即頻率變化一個倍頻程的衰減量。帶寬帶寬B B和品質(zhì)因素和品質(zhì)因素Q Q倍頻程選擇性倍頻程選擇性WW濾波器濾波器(11/23)11/23)2/21/202458倍頻程選擇性用

20、倍頻程選擇性用dB/dB/octoct表示。有時也采用表示。有時也采用1010倍頻程選擇性倍頻程選擇性dB/dB/decdec。倍頻程選擇性表明濾波器過渡帶內(nèi)幅頻曲線的傾倍頻程選擇性表明濾波器過渡帶內(nèi)幅頻曲線的傾斜程度，它決定了濾波器對帶寬外頻率成分衰減的能力。顯斜程度，它決定了濾波器對帶寬外頻率成分衰減的能力。顯然然WW越大，濾波器選擇性越好。越大，濾波器選擇性越好。理想濾波器理想濾波器=1=1，通常，通常=15=15。有些濾波器因器件影響（如。有些濾波器因器件影響（如電容漏阻），阻帶衰減達(dá)不到電容漏阻），阻帶衰減達(dá)不到-60dB-60dB，可用可用-40dB-40dB或或-30dB-30d

21、B帶寬與帶寬與-3dB-3dB帶寬的比值表示帶寬的比值表示。濾波器因數(shù)（矩形系數(shù)）濾波器因數(shù)（矩形系數(shù)）濾波器選擇性的另一種表示法。用濾波器幅頻特性的濾波器選擇性的另一種表示法。用濾波器幅頻特性的-60dB-60dB帶寬與帶寬與-3dB-3dB帶寬的比值表示。帶寬的比值表示。濾波器濾波器(12/23)(12/23)2/21/202459(2)(2)RCRC調(diào)諧式濾波器的基本參數(shù)調(diào)諧式濾波器的基本參數(shù) 1)1)一階一階RCRC低通濾波器低通濾波器 低頻段近于不失真?zhèn)鬏敗８叩皖l段近于不失真?zhèn)鬏?。高頻段近于積分器。高頻衰減頻段近于積分器。高頻衰減率率-20dB/dec-20dB/dec（-6dB/o

22、ct-6dB/oct）濾波器濾波器(13/23)(13/23)CRuyuxf1/21A(f)0f-450-9000(f)1/2RC低通濾波器低通濾波器2/21/2024602)2)一階一階RCRC高通濾波器高通濾波器 低頻段近于微分器。高頻低頻段近于微分器。高頻段近于不失真?zhèn)鬏?。段近于不失真?zhèn)鬏敗V波器濾波器(14/23)(14/23)uyuxRC高通濾波器高通濾波器2/21/202461(3)RC(3)RC帶通濾波器帶通濾波器 帶通濾波器可由低通和高通濾波帶通濾波器可由低通和高通濾波器串聯(lián)組成。器串聯(lián)組成。為了消除串聯(lián)時負(fù)載效應(yīng)的影響，為了消除串聯(lián)時負(fù)載效應(yīng)的影響，通常用輸出跟隨器或運算放大

23、器實通常用輸出跟隨器或運算放大器實現(xiàn)隔離。現(xiàn)隔離。因此，實際帶通濾波器通常是有因此，實際帶通濾波器通常是有源的。源的。不考慮負(fù)載效應(yīng)時，帶通濾波器傳不考慮負(fù)載效應(yīng)時，帶通濾波器傳遞函數(shù)為：遞函數(shù)為：濾波器濾波器(15/23)(15/23)C1R2C2R1uyuxH1(s)H2(s)X(s)Y(s)RC帶通濾波器帶通濾波器2/21/2024624 4、恒帶寬比與恒帶寬濾波器、恒帶寬比與恒帶寬濾波器 對信號做頻譜分析或摘取信號中某些頻率成分時，可以通對信號做頻譜分析或摘取信號中某些頻率成分時，可以通過多個中心頻率不同的帶通濾波器實現(xiàn)，各個濾波器的輸過多個中心頻率不同的帶通濾波器實現(xiàn)，各個濾波器的輸

24、出反映了信號在該通頻帶內(nèi)的量值。出反映了信號在該通頻帶內(nèi)的量值。帶通濾波器實現(xiàn)譜分析可有兩種方式：一是由一中心頻率可帶通濾波器實現(xiàn)譜分析可有兩種方式：一是由一中心頻率可調(diào)的帶通濾波器獨立構(gòu)成；二是使用各自中心頻率固定，但調(diào)的帶通濾波器獨立構(gòu)成；二是使用各自中心頻率固定，但又按一定規(guī)律相隔的濾波器組。顯然后者可以實現(xiàn)又按一定規(guī)律相隔的濾波器組。顯然后者可以實現(xiàn)“實時實時”譜分析。譜分析。對濾波器組，各濾波器的通帶應(yīng)相互鄰接，覆蓋整個感興趣對濾波器組，各濾波器的通帶應(yīng)相互鄰接，覆蓋整個感興趣的頻帶。即前一濾波器的的頻帶。即前一濾波器的-3dB-3dB上截止頻率為后一相鄰濾波器上截止頻率為后一相鄰濾

25、波器的的-3dB-3dB下截止頻率。濾波器組具有相同的增益（對各中心頻下截止頻率。濾波器組具有相同的增益（對各中心頻率而言）。率而言）。濾波器濾波器(16/23)(16/23)2/21/202463(1)倍頻程頻譜分析裝置倍頻程頻譜分析裝置中心頻率固定中心頻率固定Q=f/B.Q相相同同.中心頻中心頻率率f越高越高,帶帶寬寬B越寬越寬.濾波器濾波器(17/23)(17/23)2/21/202464(2)(2)恒帶寬比濾波器（恒定百分比帶通濾波器）恒帶寬比濾波器（恒定百分比帶通濾波器）特點：特點：，即品質(zhì)因數(shù)恒定。，即品質(zhì)因數(shù)恒定。顯然，中心頻率顯然，中心頻率f 0 0 越高，帶寬越大。越高，帶寬

26、越大。恒帶寬比濾波器的低端截止頻率恒帶寬比濾波器的低端截止頻率fcfc1 1與高端截止頻率與高端截止頻率fcfc2 2之間常之間常滿足如下關(guān)系：滿足如下關(guān)系：n稱為倍頻程稱為倍頻程數(shù)數(shù).n=1稱為稱為倍頻程濾波器；倍頻程濾波器；n=1/3稱為稱為1/3倍頻程濾波器。倍頻程濾波器。濾波器濾波器(18/23)(18/23)2/21/202465由于：由于：從而有：從而有：n n=1=1時，時，QQ=1.41=1.41；n n=1/3=1/3時，時，QQ=4.38=4.38；n n=1/5=1/5時，時，QQ=7.2=7.2。對鄰接的濾波器組，易得：對鄰接的濾波器組，易得：只要選定只要選定n n值，

27、即可設(shè)計覆蓋給定頻率范圍的鄰接式濾波值，即可設(shè)計覆蓋給定頻率范圍的鄰接式濾波器。器。顯然，倍頻程數(shù)越顯然，倍頻程數(shù)越小，小，QQ值越大，濾波器值越大，濾波器分辨力越高。分辨力越高。濾波器濾波器(19/23)(19/23)2/21/202466中心頻率1631.563125250帶寬(Hz)11.3122.2744.5588.39176.78中 心頻率12.516202531.5405063帶寬(Hz)2.93.74.65.87.39.311.614.6表表1 1 倍頻程濾波器倍頻程濾波器 表表2 1/32 1/3倍頻程濾波器倍頻程濾波器高頻段分辨率低高頻段分辨率低濾波器濾波器(20/23)(2

28、0/23)2/21/202467(3)(3)恒帶寬濾波器恒帶寬濾波器 恒帶寬濾波器帶寬恒定。在所有頻帶內(nèi)都具有良好的頻率恒帶寬濾波器帶寬恒定。在所有頻帶內(nèi)都具有良好的頻率分辨力。分辨力。恒帶寬濾波器一般不宜做成固定中心頻率。恒帶寬濾波器一般不宜做成固定中心頻率。而是利用一個定帶寬、定中心頻率的濾波器加上可變參考頻而是利用一個定帶寬、定中心頻率的濾波器加上可變參考頻率的差頻變換來適應(yīng)各種不同中心頻率的定帶寬濾波需要率的差頻變換來適應(yīng)各種不同中心頻率的定帶寬濾波需要濾波器濾波器(21/23)(21/23)2/21/202468常用恒帶寬濾波器常用恒帶寬濾波器有相關(guān)濾波和跟蹤濾波兩種。有相關(guān)濾波和跟

29、蹤濾波兩種。濾波器濾波器(22/23)(22/23).fA(f)01002004006008001000a)恒帶寬帶通濾波器恒帶寬帶通濾波器.fA(f)01002004006008001000b)恒帶寬比帶通濾波器恒帶寬比帶通濾波器恒帶寬與恒帶寬比帶通濾波器比較恒帶寬與恒帶寬比帶通濾波器比較2/21/202469中心頻率在不中心頻率在不同頻率時均有同頻率時均有輸出輸出(4)三種濾波器測量結(jié)果比較三種濾波器測量結(jié)果比較濾波器濾波器(23/23)(23/23)04020幅值幅值(dB)9401060f(Hz)a)實際信號實際信號04020幅值幅值(dB)630800100012501600f(Hz

30、)b)用用1/3倍頻程分析的結(jié)果倍頻程分析的結(jié)果f(Hz)04020幅值幅值(dB)9401060c)用用1/10倍頻程分析的結(jié)果倍頻程分析的結(jié)果d)用恒帶寬濾波器分析的結(jié)果用恒帶寬濾波器分析的結(jié)果940106004020幅值幅值(dB)f(Hz)三種濾波器測量結(jié)果比較三種濾波器測量結(jié)果比較2/21/2024705.45.4 信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置 信號指示與記錄裝置是測試系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，也是進(jìn)信號指示與記錄裝置是測試系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，也是進(jìn)一步了解、分析和研究測量結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。一步了解、分析和研究測量結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。選擇指示與記錄裝置，首先關(guān)心的是其響應(yīng)能力，即能否

31、選擇指示與記錄裝置，首先關(guān)心的是其響應(yīng)能力，即能否正確地跟蹤測量信號的變化，并把它如實的記錄下來（隨正確地跟蹤測量信號的變化，并把它如實的記錄下來（隨動系統(tǒng)）。動系統(tǒng)）。通常把記錄裝置對正弦信號的響應(yīng)能力稱為記錄裝置的頻率通常把記錄裝置對正弦信號的響應(yīng)能力稱為記錄裝置的頻率響應(yīng)特性，它決定了記錄裝置的工作頻率范圍。響應(yīng)特性，它決定了記錄裝置的工作頻率范圍。2/21/202471信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置(2/9)2/21/2024721 1、磁光盤記錄器、磁光盤記錄器 信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置(3/9)1）、硬盤：）、硬盤：硬盤存儲器主要由磁頭、盤片、硬盤驅(qū)動器和

32、讀硬盤存儲器主要由磁頭、盤片、硬盤驅(qū)動器和讀/寫控制寫控制電路組成，盤片用鋁合金或玻璃等材料制成，其表面涂電路組成，盤片用鋁合金或玻璃等材料制成，其表面涂有磁性材料，硬盤存儲器根據(jù)磁頭和盤片結(jié)構(gòu)的不同可有磁性材料，硬盤存儲器根據(jù)磁頭和盤片結(jié)構(gòu)的不同可以分為固定磁頭硬盤，活動磁頭固定盤片硬盤以及活動以分為固定磁頭硬盤，活動磁頭固定盤片硬盤以及活動可換盤片硬盤等幾種類型。磁盤的轉(zhuǎn)速有可換盤片硬盤等幾種類型。磁盤的轉(zhuǎn)速有12000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分、分、7200轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分、分、5400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分等多種，并且朝著轉(zhuǎn)速越來越快分等多種，并且朝著轉(zhuǎn)速越來越快的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。2/21/2024731 1、磁光盤記

33、錄器、磁光盤記錄器 信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置(4/9)2）、）、光盤：光盤：目前常見的光盤儲存器是目前常見的光盤儲存器是CD-ROM和和DVD-ROM。又可。又可以分為以下幾種：只讀光盤（以分為以下幾種：只讀光盤（CD-R）、可讀寫光盤）、可讀寫光盤（Rewritable）。其工作原理是把被記錄信息經(jīng)過數(shù)字）。其工作原理是把被記錄信息經(jīng)過數(shù)字化處理，變成了化處理，變成了“0”與與“1”，其對應(yīng)在光盤上就是沿，其對應(yīng)在光盤上就是沿著盤面螺旋形狀的信息軌道上的一系列凹點（著盤面螺旋形狀的信息軌道上的一系列凹點（Pits）和）和平面（平面（Lands）。所有的凹點都具有相同的深度和長

34、度，）。所有的凹點都具有相同的深度和長度，其深度約為其深度約為0.11至至0.13um，寬度約為，寬度約為0.4到到0.5um，而，而激光光束能在激光光束能在1us內(nèi)從內(nèi)從1um2的面積內(nèi)獲得清晰的反射信的面積內(nèi)獲得清晰的反射信號。根據(jù)其反射回激光的狀況，光盤驅(qū)動器就能將其解號。根據(jù)其反射回激光的狀況，光盤驅(qū)動器就能將其解讀為讀為“0”或或“1”的數(shù)字編碼了。的數(shù)字編碼了。2/21/2024741 1、磁光盤記錄器、磁光盤記錄器 信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置(5/9)3）、）、閃存盤：閃存盤：便攜存儲（便攜存儲（USB Flash Disk），也稱為閃存盤。是采用），也稱為閃存盤。

35、是采用USB接口和閃存（接口和閃存（Flash Memory）技術(shù)結(jié)合的方便攜）技術(shù)結(jié)合的方便攜帶的移動存儲器，具有可多次擦寫、速度快而且防磁、帶的移動存儲器，具有可多次擦寫、速度快而且防磁、防震、防潮的優(yōu)點。防震、防潮的優(yōu)點。最初的閃存盤出現(xiàn)在最初的閃存盤出現(xiàn)在1999年，是由年，是由我國朗科（我國朗科（Netac）公司研發(fā)的，他們把它命名叫）公司研發(fā)的，他們把它命名叫“優(yōu)優(yōu)盤盤”。2/21/2024752 2、高速攝像儀、高速攝像儀 信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置 (6/9)(6/9)采用小型攝像頭以及幀捕獲卡高速采集圖像，以記錄快速運采用小型攝像頭以及幀捕獲卡高速采集圖像，以記

36、錄快速運動對象的狀態(tài)。一般地，高速攝像儀每秒可捕獲動對象的狀態(tài)。一般地，高速攝像儀每秒可捕獲 500幀幀(即即 500 fps)以上的高分辨率圖像，并且在降低分辨率的情況下以上的高分辨率圖像，并且在降低分辨率的情況下提高捕獲圖像的幀數(shù)，如某臺高速攝像儀在降低分辨率的情提高捕獲圖像的幀數(shù)，如某臺高速攝像儀在降低分辨率的情況下可達(dá)到?jīng)r下可達(dá)到16000 fps。高速攝像儀把高速數(shù)字?jǐn)z影、控制軟件和強大的分析功能與高速攝像儀把高速數(shù)字?jǐn)z影、控制軟件和強大的分析功能與 PC 結(jié)合，提供一個完整的高速攝像視頻系統(tǒng)。系統(tǒng)具有完善結(jié)合，提供一個完整的高速攝像視頻系統(tǒng)。系統(tǒng)具有完善的功能和靈活性，能滿足多樣運

37、動分析的需求。用于工業(yè)測的功能和靈活性，能滿足多樣運動分析的需求。用于工業(yè)測試、體育、汽車工業(yè)、自動化生產(chǎn)線檢測、軍事，醫(yī)療等領(lǐng)試、體育、汽車工業(yè)、自動化生產(chǎn)線檢測、軍事，醫(yī)療等領(lǐng)域的各類高速數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)。域的各類高速數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)。2/21/2024763 3、數(shù)字波形存儲記錄儀、數(shù)字波形存儲記錄儀 模擬信號模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號值信號數(shù)值數(shù)值信號信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為模模擬擬信號信號信號的指示和記錄裝置信號的指示和記錄裝置 (7/9)(7/9)輸入的被測信號先經(jīng)衰減器、放大器變換為符合輸入的被測信號先經(jīng)衰減器、放大器變換為符合 A/D 變換器變換器輸入范圍的信號，經(jīng)輸入范圍的信號，經(jīng) A/D 變換器進(jìn)行取樣、量化、編碼，成變換器進(jìn)行取樣、量化、編碼，成為數(shù)字碼，存儲到為數(shù)字碼，存儲到 RAM 中實現(xiàn)被測信號的數(shù)字化存儲，數(shù)中實現(xiàn)被測信號的數(shù)字化存儲，數(shù)字化存儲的信號通過顯示驅(qū)動顯示在顯示屏上。字化存儲的信號通過顯示驅(qū)動顯示在顯示屏上。