机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠电子教案第10课.doc

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1、第10课■授课内容第5章信号调理电路5.3调制与解调电路5.3.1调幅及其解调电路5.3.2调频及其解调电路■课时数2课时■重点难点重点：1.调幅原理及交流电桥的调幅。2.相敏检波原理及二极管环型相敏检波电路。难点：相敏检波原理。■授课方式新课■所用教具无《机电测试技术》第10课8/8第5章信号调理电路5.3调制与解调电路■调制——用原始的缓变信号控制特定高频信号的某个特征参数（幅值、频率或相位），使这些参数随被测量的变化而变化。●调制信号——用来控制高频信号的缓变信号。●载波——被控的高频信号。●已调波——经过调制后所得到的高频信号（调幅波、调频波

2、等）。■解调——从已调波中恢复原始缓变信号的过程。■信号的调制方法●幅值调制（简称调幅，AM）●频率调制（简称调频，FM）●相位调制（简称调相，PM）5.3.1调幅及其解调电路1.调幅原理●调幅就是用调制信号与高频载波信号相乘，所得到的高频调幅波（调幅的已调波称为调幅波或调幅信号）的幅值随调制信号的变化而变化。图5-24调幅原理a)时域波形b)频域频谱（5-23）《机电测试技术》第10课8/8（5-25）●在频域内，调幅过程是一个“频谱搬移”过程。若调制信号的频谱分布在之间，那么调幅波的频谱将分布在和之间。●调幅过程中的载波不仅要保证幅值的高度稳定，

3、其频率也要足够高，一般要保证。●调幅波的频谱分布在相对变化很窄的一个范围内，有利于信号的交流放大、有用信号与无用信号的鉴别，易于保证不失真测试条件的实现。2.调幅装置调幅装置有交流电桥（应变电桥、电感传感器电桥、差动变压器传感器电桥及电容传感器电桥等）、霍尔传感器、开关电路以及其他可以实现乘法运算的装置。■交流应变电桥调幅图5-25应变电桥调幅●载波（高频稳幅交流电源）●调制信号（缓慢应变变化）（）工作桥臂的电阻变化●调幅信号（电桥输出）当应变随时间缓慢变化时，输出调幅信号的幅值亦按相同的规律变化。3.调幅的解调调幅的解调称为鉴幅，即是将调幅信号的幅

4、值变化鉴别出来，还原出被测量的变化。■同步解调同步解调指的是将经放大等处理后的调幅信号再与载波相乘一次。调幅过程是一个“频谱搬移”过程，放大处理后的信号经过与载波信号的再次相乘，又进行了一次“频谱搬移”，其低频部分就保留了原始信号的信息。《机电测试技术》第10课8/8图5-26同步解调a)原理b)频谱变化过程■包络检波●包络检波通过整流、滤波两个环节，将调幅波中的包络线（与原信号波形一致）还原出来，即得到了原信号的波形。整流——将双边变化的调幅信号整理成单边变化的调幅信号。滤波——将单边调幅信号中的高频成分滤除，得到反映调制信号变化的低频成分。●常用

5、的包络检波装置有：一般的二极管环形检波电路、运算放大器构成的精密整流电路+适当的滤波电路，等等。●包络检波主要适用于调制信号为单边（单极性）变化的调幅信号的解调。■相敏检波使用相敏检波既可检测出调制信号幅值的变化，又可以检测出调制信号极性的变化。图5-27二极管环型相敏检波电路a)电路b)调制信号、载波及调幅信号的波形《机电测试技术》第10课8/8●参考信号取自于载波，其频率一般等于载波的频率，且与载波同相位，幅值恒定且大于调幅信号的幅值。在系统的工作中起控制二极管道统与截止的开关作用。●调制信号极性鉴别的依据是：若调制信号出现极性变化，则调幅信号会

6、出现相应的180°相位突变。此时，相敏检波电路可以使流过负载的电流反向，即鉴别出了调制信号极性的变化。图5-28负载上的电压波形a)无滤波电容时b)有滤波电容时4.调幅的应用■动态电阻应变仪图5-29动态电阻应变仪■差动变压器式电感测微仪图5-30差动变压器式电感测微仪5.3.2调频及其解调电路1.调频原理调频是将调制信号的变化转换成已调波（调频的已调波称为调频波）频率的变化。具体地讲，就是用调制信号控制一个振荡器，使振荡器的振荡频率随调制信号的变化而变化。当调制信号为零时，振荡器输出的调频波的频率称为中心频率（或载波频率）。为保证调制及解调过程中不

7、丢失有用信息，中心频率应远高于调制信号中的最高频率成分的频率。《机电测试技术》第10课8/8图5-31调频原理2.调频装置■直接调频电路直接调频电路是将电容传感器、电感传感器等元件接入到谐振式调频电路中，这些传感器结构参数（L、C）作为调制信号，它们的变化将使谐振回路的振荡频率随之变化。图5-32并联谐振调频电路对于图5-32所示的电容传感器的并联谐振调频电路，振荡频率为（5-28）设（5-29）则当时，（5-30）■压控振荡器压控振荡器的输出瞬时频率与输入的控制电压成线性关系。图5-33压控振荡器《机电测试技术》第10课8/83.调频的解调调频波的

8、解调过程称为鉴频，即把调频波频率的变化转换成电压幅值的变化，还原出调制信号的原始波形。实现鉴频的装置称为鉴频