1、2022-12-11第四章第四章 信号的调理与记录信号的调理与记录第一节第一节 电桥电桥第二节第二节 滤波器滤波器2022-12-122022-12-1第一节第一节 电电 桥桥将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或电流输出的一种测量电路。按照激励电压的性质，分为直流电桥和交流电桥；按照输出方式，分为不平衡桥式电路和平衡桥式电路。电桥分类:2022-12-13一、一、直流电桥直流电桥21i1RRuI43i2RRuI电电 桥桥(2/19)(2/19)R1R3R4R2uiuoI1I2abdci43214231i4342112211adabo)()(uRRRRRRRRuRRRRRRRIRIuuu42
2、31RRRR电桥输出电压电桥的平衡条件 2022-12-14直流电桥的连接方式(a)半桥单臂 (b)半桥双臂 (c)全桥 2022-12-15电电 桥桥(5/19)(5/19)如电桥开始处于平衡状态,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥失去平衡,其输出为电桥的灵敏度i4433221144223311o)()()(uRRRRRRRRRRRRRRRRu4231RRRR则i4433221122121o)()(uRRRRRRRRRRRRuRR当2022-12-16当桥臂电阻相等，即 04321RRRRR则电桥的和差特性若相邻两桥臂电阻同向变化，所产生的输出电压的变化将相互抵消。若相邻两桥臂电阻反相变化，所产
3、生的输出电压的变化将相互迭加。1234001()4RRRRUURRRR2022-12-17电电 桥桥(6/19)(6/19)i00o4uRRui00o2uRRu222111,RRRRRRi00ouRRu全桥接法444333222111,RRRRRRRRRRRR，半桥单臂接法 半桥双臂接法 2022-12-18 电桥的灵敏度 00oBRRuS则三种接法的灵敏度比分别为1：2：4。电电 桥桥(7/19)(7/19)注意：相邻两臂电阻增量符号相反；相对两臂电阻增量符号相同。2022-12-192022-12-1二、交流电桥 把电容、电感写成矢量形式时，电桥平衡条件式可改写为写成复指数形式(1)电桥平
4、衡条件电电 桥桥(14/19)(14/19)1324Z ZZ Z0ijiiZZ e交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电容或电阻。2022-12-110此式成立的条件为等式两边阻抗的模、阻抗角相等，即 交流电桥有不同的组合，常用的有电容、电感电桥，其相邻两臂接入电阻，而另外两臂接入相同性质的阻抗(电容或电感)。电电 桥桥(15/19)(15/19)010302041324Z ZZ Z电桥平衡条件为132401030204jjZ Z eZ Z e2022-12-111224311)j1()j1(RCRRCR22134231CRCRRRRR(1)电容电桥电电 桥桥(16/19)(16/
5、19)cdbR3aR1uouiI1I2R4R2C1C2(a)电容电桥电容电桥电容电桥的平衡条件 2022-12-112(2)电感电桥224311)j()j(RLRRLR22314231RLRLRRRR电电 桥桥(17/19)(17/19)cdbR3aR1uouiI1I2R4R2L1L2 电感电桥电感电桥电感电桥的平衡条件 2022-12-1132022-12-1（3)具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥 调电阻平衡调电阻平衡调电容平衡调电容平衡电电 桥桥(18/19)(18/19)2022-12-114电阻应变片的使用温度效应 由于温度的变化，产生热胀冷缩，当应变片的材质与被测量的不同时，会产生虚
6、假的应力，进而产生虚假的应变。消除温度效应的方法1、电阻应变片自补偿。（不推荐使用该方法）2022-12-115电桥例题2022-12-116NM测拉除弯2022-12-117NM测弯除拉第三节 滤波器2022-12-118滤波器定义 让被测信号中的有效成分通过而将其不需要的成分抑制或衰减掉的一种过程。（实质为一直选频装置）滤波器分类理想滤波器(低通滤波器)理想滤波器频率响应函数H(f)满足如下条件：滤波器滤波器2022-12-119)(2sinc2)(2)(2sin2)(0cc00c0cc0ttffAttfttffAth2022-12-120滤波器滤波器ffc0-fc(f)2 t0A00ff
7、c-fc|H(f)|(a)理想低通滤波器频率特性理想低通滤波器频率特性t01/2fc1/fc-1/2fc-1/fc2A0fch(t)tt00h(t)(b)理想低通滤波器脉冲响应函数理想低通滤波器脉冲响应函数2022-12-121(2)理想滤波器的阶跃响应)0(0)0(1)(tttu1)单位阶跃输入 2)滤波器的阶跃响应：滤波器滤波器 d)-()()()()(-tuhtuthty0ttbtaay(t)A00.5A0b(a)无相角滞后，时移无相角滞后，时移t0=00ty(t)tbt0taaA00.5A0b(b)有相角滞后，时移有相角滞后，时移t002022-12-1223.3.实际滤波器实际滤波器
8、(1)实际滤波器的基本参数 理想带通滤波器（虚线）与实际带通滤波器（实线）的幅频特性图滤波器滤波器2022-12-123截止频率：幅频特性值等于 （即-3dB）时所对应的频率点2/0A带宽上下截止频率之间的频率范围，-3dB带宽表示滤波器的分辨能力波纹幅度通带中幅频特性值的起伏变化值越小越好实际滤波器的特征参数实际滤波器的特征参数品质因子 对于带通滤波器，中心频率与带宽的比值 越大，则相对带宽越小，选择性好倍频程选择性 上截止频率fc2与2fc2，或者下截止频率 fc1和 fc1/2 之间幅频特性的衰减值，单位dB。滤波器因数（矩形系数）-60dB带宽与-3dB带宽的比值2022-12-124滤波器滤波器
