第四章信号的传输 程晓舫 中国科学技术大学 工程科学学院 热科学和能源工程系 现代测量技术
现代测量技术 1 第四章 信号的传输 程晓舫 中国科学技术大学 工程科学学院 热科学和能源工程系
s4信号的传输 6S4.1概述 §4.2信号的传输 6S4.3干扰 6s44本章小结 现代测量技术
现代测量技术 2 §4 信号的传输 §4.1 概述 §4.2 信号的传输 §4.3 干扰 §4.4 本章小结
s4.1概述 6怎样传输电信号? 流动: 通过信号自身的运动,从一处到达另一处 波动: 通过第三方不断接替,使信号从一处到达另一处 6哪些电信号能够被传输 昭能量型信号:电压、电流、电荷 昭参数型信号:电阻、电容、电感 现代测量技术
现代测量技术 3 §4.1 概述 怎样传输电信号？ 流动： • 通过信号自身的运动，从一处到达另一处 波动： • 通过第三方不断接替，使信号从一处到达另一处 哪些电信号能够被传输 能量型信号：电压、电流、电荷 参数型信号：电阻、电容、电感
s4.1概述 6电信号传输介质 流动:有线式传输 ·电缆:可用来传输电荷/电流 光缆:可用来传输光 波动:无线式传输 ·空间:电磁波 6电信号传输形式 模拟式:直接传输 数字式:对信号首先编码,然后传输 现代测量技术
现代测量技术 4 §4.1 概述 电信号传输介质 流动：有线式传输 • 电缆：可用来传输电荷/电流 • 光缆：可用来传输光 波动：无线式传输 • 空间：电磁波 电信号传输形式 模拟式：直接传输。 数字式：对信号首先编码，然后传输
s4.2信号的传输 6§4.2.1传输介质 6§4.2.2有线传输 6§4.2.3无线传输 S4.2.4小结 现代测量技术
现代测量技术 5 §4.2 信号的传输 §4.2.1传输介质 §4.2.2有线传输 §4.2.3无线传输 §4.2.4小结
s4.2.1传输介质 6电缆 ·电阻值:0.033欧姆/米;电容值:300F/米 工作频带窄、传输速率低、保密性能差 6光缆 ·工作频带宽、传输速率高、保密性能好 6空间 ·工作频带受限、传输距离大、保密性能差 现代测量技术
现代测量技术 6 §4.2.1传输介质 电缆 • 电阻值：0.033欧姆/米；电容值：30pF/米 • 工作频带窄、传输速率低、保密性能差 光缆 • 工作频带宽、传输速率高、保密性能好 空间 • 工作频带受限、传输距离大、保密性能差
s4.2.2有线传输 6电缆 因传输引起的信号失真 ·分析模型 ○一 C 相对失真评价δ e -e 现代测量技术 7
现代测量技术 7 §4.2.2有线传输 电缆 因传输引起的信号失真 • 分析模型 • 相对失真评价 ei eo r l c r r c c l l = − = r e I e e e i i i o − = r e e I i o
s4.2.2有线传输 6电缆 改善传输线路电阻变化引起的信号失真 ·技术1:电路环路传输法 80V传输系统用电源 4-20mA 热电偶 电流转换电路 数字式电流表 中央控制室 4-20mA的电流环路 改善技术 ·改善机制 提高测量端电压 ·传感端作电流信号转换处理 现代测量技术
现代测量技术 8 §4.2.2有线传输 电缆 改善传输线路电阻变化引起的信号失真 • 技术1：电路环路传输法 • 改善机制 1 3 7 4-20mA 电流转换电路 80V传输系统用电源 数字式电流表 热电偶 中央控制室 4-20mA的电流环路 − = r e e I i o • 改善技术： • 提高测量端电压 • 传感端作电流信号转换处理
s4.2.2有线传输 6电缆 改善传输线路电阻变化引起的信号失真 ·技术2:数字信号传输法 模拟输入 +放大器 转换器 编码器 制门小信号传输 编码方式: 脉宽 频率 译码器 DA模拟输出 转换器 改善机制:建立在有/无脉冲的机制上。只要能检测出脉冲的有/无,即使脉冲的大 小和精确形状受到传输介质的严重损害,也不会影响到数字传输系统的精度。 数字传输例:电报 优点:可搭载传输,如电力网、电话网等。 现代测量技术 9
现代测量技术 9 §4.2.2有线传输 电缆 改善传输线路电阻变化引起的信号失真 • 技术2：数字信号传输法 • 改善机制：建立在有/无脉冲的机制上。只要能检测出脉冲的有/无，即使脉冲的大 小和精确形状受到传输介质的严重损害，也不会影响到数字传输系统的精度。 • 数字传输例：电报。 • 优点：可搭载传输，如电力网、电话网等。 放大器 A/D 转换器 控制门 信号传输 译码器 编码器 D/A 转换器 模拟输入 模拟输出 • 编码方式： • 脉宽 • 频率
s4.2.2有线传输 6光缆 ·传输系统 模/数信号 电/光转换 光/电转拖模数信号 保密评价:不是光纤发生故障而进入光纤是十分困难的 抗干扰评价:光纤不会受到来自诸如闪电或电源开关的电磁干扰 的影响。 安全评价:光纤不会产生火花。例:光缆可放在天然气管道中。 传输距离:几米至30公里。 现代测量技术
现代测量技术 10 §4.2.2有线传输 光缆 • 传输系统 • 保密评价：不是光纤发生故障而进入光纤是十分困难的。 • 抗干扰评价：光纤不会受到来自诸如闪电或电源开关的电磁干扰 的影响。 • 安全评价：光纤不会产生火花。例：光缆可放在天然气管道中。 • 传输距离：几米至30公里。 电/光转换 光缆传输 光/电转换 模/数信号 模/数信号