第三章:信号的调理和运算 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
1 第三章：信号的调理和运算 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
s3信号的调理和运算 6§3.1概述 6§3.2信号的调理 6§3.3信号的数学运算 6S34本章小结
2 §3 信号的调理和运算 §3.1 概述 §3.2 信号的调理 §3.3 信号的数学运算 §3.4 本章小结
s3.1概述 问题的提出 6解决问题的目的 什么形式的电信号能 电信号转换成电 够被读取? 压信号 ·能量型 。电流一电压 直接输出电能: 电荷电压 电压、电流/电荷 ·参数型 。电阻—电压 改变电路参数: 。电感电压 电阻、电感、电容 ·电容 电压 传递函数为常数
3 §3.1 概述 问题的提出 什么形式的电信号能 够被读取？ • 能量型 – 直接输出电能： – 电压、电流/电荷 • 参数型 – 改变电路参数： – 电阻、电感、电容 解决问题的目的 将电信号转换成电 压信号 • 电流 电压 • 电荷 电压 • 电阻 电压 • 电感 电压 • 电容 电压 传递函数为常数
传感器函数 转换成电压需做的调理 R △R △R 28 KoC R R lIR调理 R=Ro(+a) r= roe B/T L °LR调理 26 RC调理 C=808 4
4 传感器函数 转换成电压需做的调理 A l R = 0 2 , K R R R R = = R R ( t) t = 0 1+ B T t R R e = 0 2 0 2 w A L d A C s = 0 •IR调理 •LR调理 •RC调理
6传感器函数 转换成电压需做的调理 E12=a(T1-T2)+B(7T-72) D、RnlB 无需调理 e= Bl--sin a O=K,F a Q/RC/V-QV调理 hv I=KO ⅠR调理 5
5 传感器函数 转换成电压需做的调理 = ( − )+ ( − ) + 2 1 2 1 2 1 2 2 1 E T T T T * I = K h G = ( ) l qV kT I = I e −1 − I 0 Q = Kp F d R IB V H H = sin dt dx e = Bl •无需调理 •Q/RC/V-Q/V调理 •IR调理
s3.1本节小结 6其它物理量→电传感器→电物理量 电物理量→调理→电压 6基本的调理需求 R调理 Q/RC/V调理 EQ/V调理
6 §3.1 本节小结 其它物理量→电传感器→ 电物理量 电物理量→ 调理→ 电压 基本的调理需求 IR调理 Q/RC/V调理 Q/V调理
s3.2信号的调理 6§3.2.1IR调理—电阻、电桥、放大 器 6§3.2.2Q/RC八V调理 6§3.2.3Q八V调理 §3.2.4信号调理小结
7 §3.2 信号的调理 §3.2.1 IR调理——电阻、电桥、放大 器 §3.2.2 Q/RC/V调理 §3.2.3 Q/V调理 §3.2.4 信号调理小结
S3.2.1IR调理 6适合的传感器 6电阻式调理器件 电阻式传感器 恒流源 电位计 电桥电路 ·应变 ·热电 6电流式调理器件 电流式传感器 E电阻 ·光电传感器 放大器
8 §3.2.1 IR调理 适合的传感器 电阻式传感器 • 电位计 • 应变 • 热电 电流式传感器 • 光电传感器 电阻式调理器件 恒流源 电桥电路 电流式调理器件 电阻 放大器
S3.2.1IR调理一电位计 电位计原理图 R K L丿m=0 1+(1-R/R)R/R om 9
9 §3.2.1 IR调理——电位计 电位计原理图 R Rx E R0m A l R = A K = ( ) ( ) ( ) L m x x o m L m V R R R R V + − = = 1 1 1 0 0
s3.2.1I调理一电桥电路 科学问题 E 留电桥处于平衡时,各桥臂电阻存 在什么关系? 一个桥臂的单位电阻变化会引起 多大的输出电压? B 表头内阻对测量有什么影响? R2 H R3 R R2 aE aE △Eac c△R1+=c△R,+ a AR oe ac △R OR OR ORA Eac= eab+ ebc= eab -ech R- RE R1+R4R2+R3 Ec 1+/ROmR,R/R2+R)+RR/(R+R)
10 §3.2.1 IR调理——电桥电路 科学问题 电桥处于平衡时，各桥臂电阻存 在什么关系？ 一个桥臂的单位电阻变化会引起 多大的输出电压? 表头内阻对测量有什么影响？ 3 2 4 1 R R R R = C R1 R4 R2 R3 R0m A B D E Eac 4 4 3 3 2 2 1 1 R R E R R E R R E R R E E a c a c a c a c a c + + + E R R R R R R Eac Eab Ebc Eab Ecb + − + = = + = − 2 3 2 1 4 1 ( ) ( ) ( ) 1 1 0 2 3 2 3 1 4 1 4 1 E R R R R R R R R R E a c m acL + + + + =