x(t )
乘法器
无限时间 积分器
y(t )
移相器
z (t )
y(t )
参考信号y(t)是与被 测信号载波同频率的 正弦波且经过移相器
y(t ) B sin[c (t )]
x(t )
乘法器
无限时间 积分器
y(t )
移相器
z (t )
y(t )
锁定放大器的输出
z (t ) lim
一、锁定放大器 (Locked Amplifier)
锁定放大器~利用互相关原理，使输入待测的 周期信号和频率相同的参考信号在相关器中 实现互相关，从而将深埋在噪声中携带信息 的周期信号检测出来。 x(t)是混有加性噪声 n(t)的调幅信号
x(t ) A(t ) sin(ct ) n(t )
工业现场2
测控中心
工业现场3
工业现场n
存在问题～多点检测、远距离传输基带信 号，干扰问题； 资源(导线数) 解决～1) V/F变换； MODEM 2) 小信号双线变送器。
7.4.1 传感信号的远距离传输 一、双线变送器
远距离传送基带模拟信号最常用的传输方 法是四线系统：两条线用来为远地提供电源， 另两条线用于返回信号。
VREFI1Leabharlann L12. 具体使用
VREF RT1 IB1 RB1 RB2 RT2 IB2 V+ R4 1k V- R5 1k R6 1k D2 + A R7 1k 4~20mA L2 VCC I1 L1
RB3 RB4
vo
RL
传传 传传
2.5~12.5A
IF
R8 100 RF 160k
x(t )
乘法器
低通 滤波器
y(t )
移相器
z (t )
如何提高信噪比的？ y(t ) 提高了多少？
G ( )
G ( )
Gs
BWs
低通滤波
Gn
Gs'
' Gn
c
BWn

BWLP
2c

(b) 输入信号功率谱密度
(c) 输出信号功率谱密度
输入信号功率 噪声功率 输入信噪比
Ps Gs BWs
4～20mA对应被测温度0～100度，调节 RT1/2可以实现。
RT 2 RB 4 RF RT 1 RB 3 R8 设0℃时RB4=RB4(0) ，输出负载电流IL=4mA； 100℃时RB4=RB4(100) ，IL=20mA，可得 VREF IL RT 2
RT 2 RB 4 （0） RF R R B 3 R8 T1 VREF RT 2 RB 4 （100） RF 20mA RT 2 RT 1 RB3 R8 VREF 4mA RT 2
7.4.2 微弱信号放大
微弱信号主要指被噪声淹没的信号。
特征：幅度值极小，比噪声小1~4个数量级， 如微伏、纳伏甚至皮伏级，但有特征。 微弱信号检测就是有效抑制噪声、提高系统 信噪比，从而提取被背景噪声淹没的微弱有 用信号。是常规和传统方法无法达到的检测 方法，是一门新兴的技术。 弱光、弱磁、弱声、小位移、微流量、微振 动、微温差、微压差、微电导、微电流等都 涉及微弱信号检测。
注意：用双线发送器传送的是电流信号，接收 端负载电阻RL通常很小。传输过程中的外界 干扰源一般是高内阻，不容易对传输的信号造 成干扰。具有较好的抗干扰能力。 常应用于：温度和桥式传感器、远程数据采集、 测量系统和工业流程控制。
二、压频变换器 ( Voltage to Frequency Convertor) 将模拟输入电压转换为相应的频率信号 进行远距离传输。采用压频变换器V/F 。 因频率信号相比模拟电压信号具有更强的 抗干扰性， 所以V/F变换器具有较好的抗干扰 能力、精度和线性度。另外与计算机的接口简 单，广泛应用于测量仪器、仪表以及远距离遥 测设备中。
T T 0
A(t ) B x(t ) y (t )dt cos( c ) Ryn ( ) 2
噪声与参考信号不相关
R yn (t) 0
积分器的输出
A(t ) B z (t ) Rxy ( ) cos( c ) 2
能从放大器的输出z(t)中检测出有用信号A(t) 实际测量中用低通滤波 器代替无限时间积分器 关键是提高信噪比
Pn Gn BWn
Ps Gs BWs S ( )i N Pn Gn BWn
电压与频率之间必须要有一个确定的对应关系。
小结
不同的信号输出类型的传感器配以不同的信 号放大器；
不同传感信号在进入计算机处理之前应进行 预处理； 远距离传输传感器基带信号时应考虑传输精 度和干扰问题，简便方法是采用小信号双线变 送器； V/F是传感信号远距离传输的有效方式，可以 增强抗干扰能力。
7.4 传感信号调理专用电路技术 针对不同的传感信号要用不同的放大 器进行放大处理外，对传感信号而言，有的 还要进行滤波、线性化、传输和转换等调理 处理。目的是对传感信号的检测更准确和更 合理。调理处理已成为当今传感信号处理不 可缺少的一部分。 本部分涉及：传输和变换、微弱信号检测和 非线性校正。
工业现场1
解出RT1和RT2，得到电位器RT＝RT1＋RT2
1mA 1mA 3 R1 R2 5 6 4 10 11 7 + R3 +24V D1 8 4～20mA .01
+15V .01 16 15 RVC420 14 4 .01 0～5V
3 2
XTR101
RT
-15V .01
XTR101用于远距离传输温度传感器信号
有的采用相关技术后用同一对线同时传 送电源和信号，可以大大减少系统成本。
LH0045利用电源供电的双线把信号电流 传送至接收器。
1. LH0045原理 组成：一个可调的内部参考电压源，一个高 灵敏输入放大器和一个输出电流源。 作用：VREF为放大 i 1k VD z In(+) 器A提供电源，还为 A 1k VT E In(-) + 测量电桥提供电源。 1k 返回 100 1k A放大测量信号，并 电桥 L2 与VT1结合产生正比 公共端 于测量信号的输出 输出电流按工业标准标定, 电流信号。 即4~20mA或10~50mA。