常用调平衡
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4.1 电 桥
2）交流电桥
●平衡条件
~
Z1Z3 Z 2 Z 4
1 3 2 4
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4.1 电 桥
电容传感器
Zc r
1 jc
电感传感器
Z L r jL
Z R R //
ZL
L
电阻传感器
Kd
U U
U 0
U 0
反相输入端的电位接近于“地”电位，常称为“虚地”。
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4.3 放大器
基本放大器
反向放大器
差动放大器
反向放大器：大增益，输入阻抗低。 同向放大器：输入阻抗高，置于前级。
同向放大器
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特点：温漂大、失调电压大、 抗共模干扰能力弱。
乘法器
滤波器

1 1 X m 0 X m 0 2 2
xm t x t cos 0t
y t cos 0t
x t
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4.2 调制与解调
包络(整流)检波解调 若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D，使偏置后的信号 都具有正电压 ,然后再与高频载波相乘得到调幅波，其包络线 具有调制波的形状。调幅波经过包络检波（整流、滤波）就可 以恢复偏置后的信号。
4
4.1 电 桥
1）直流电桥
U DB
R1R3 R2 R4 U ( R1 R2 )( R3 R3 )
R1R3 R2 R4
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●平衡条件
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4.1 电 桥
令：R1 R1 R1 R2 R2 R2
(R R)
R3 R3 R3
先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输
出信号中取出放大了的缓变信号。
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4.2 调制与解调
2 种类
调制信号x(t) 载波信号 z (t ) A cos(2ft )
a) 幅度调制(AM)
y(t ) [ A0 * x(t )]cos(2ft )
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4.1 电 桥
直流电桥的优点： 所需高稳定的直流电源容易获得 电桥输出是直流，可以用直流仪表测量 对连接导线要求较低
电桥的平衡电路简单
交流电桥的优点： 可测量为电阻、电容、电感 可测量为调制波，外界工频干扰不易从线路引进 看后接的交流放大电路简单而无零漂
E RF R U o 1 2 R1 R
Uo E RF S 1 R / R 2 R1
电桥电源浮置的电桥放大器
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4.3 放大器
电荷放大器
由于压电式传感器输出的电信号是很微弱的电荷，而且 传感器本身也存在很大内阻，故输出能量甚微。通常把传感
2.放大。
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条件：相邻异性，相对同性。
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4.1 电 桥
电桥的接法：
R1 R2 R3 R4 R
Uo S R / R
R1 R2 R3 R4 R
单臂
半桥
全桥
S U / 4
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S U / 2
S U
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4.1 电 桥
案例：
F'
受压时，如何接到电桥的两个臂上？
受拉时呢？ 只有一个工作臂时如何补偿温度误差？ 两个力同时作用时，如何分别测量F和F呢？
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4.1 电 桥
案例：
使用两组差动变化，组成全桥，进一步提高 灵敏度？
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4.1 电 桥
y(t ) A cos(2 [ f 0 x(t )]* t )
b) 频率调制(FM)
c) 相位调制(PM)
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y(t ) A cos(2ft [0 x(t )])
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4.2 调制与解调
3 调幅及解调 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号 相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化．
将调幅波和标准信号进行比较，使其同相为正，反向为负。
实质：改变调幅信号中对应载波信号为负部分的极性。
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4.2 调制与解调
相敏检波解调
载波电压为正 载波电压为负
载波电压为正 载波电压为负
标准信号
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实现：利用二极管的单向导通作用改变输出信号的极性。
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4.2 调制与解调
鉴频器
调频波→调频调幅波→ 幅值检波
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4.2 调制与解调
鉴频器 电压－频率特性曲线
亚谐振区 H()
等幅调频波的频率等于回路谐振 频率，线圈中的耦合电流最大
A()
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?调频波解调过程中的幅值及频率变化
乘法器
载波频率？
x t
用不同频率的载波对不同被测信号进 xm t x t cos 0t
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行调制后，能够移动它们的频谱位置， 使它们互相不发生覆盖。 22
4.2 调制与解调
同步解调原理
1 xm (t ) cos(0t ) x(t)cos2 0t 1 2 x(t ) 2 x(t )cos(20t )
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第四章
信号的调理与记录
对象 电参数： 电容 电阻 电感 电信号： 电压 电流 电量 功能 信号调理： 隔离 变换 放大 滤波 目的 标准信号： 电流 电压 频率 便于 传输/接收 显示/记录
传感器
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第四章
信号的调理与记录
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U1 E 2 U2 E R 1 2 R
Uo
RF R R R (U 2 U1 ) F (U 2 U1 ) E F R1 / / R2 R2 R R
输出电压与桥臂电阻 R 有关
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4.3 放大器
为了排除 R 的影响，采用电 桥电源浮置法
器信号先传输到高输入阻抗的前置放大器。
q Ui (Ca Cc Ci ) (Ui Uo )C f
Uo KUi
Kq Uo (C C f ) KC f
Zc
r c
1 jc
ZR
C
r
R
相邻臂为纯电阻，另两 臂可为电容或电感？ 相对臂为纯电阻，另两 臂可为电容或电感？
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4.1 电 桥
理 想 电 感 测 量
理 想 电 容 测 量
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4.1 电 桥
损耗小的电容电桥的测量
测量低频电感的电桥
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4.1 电 桥
具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥
b
R
R1
K
R
R2
c U0
改变开关K的位置及调节可 变电阻R3，调节电桥的电阻 平衡。 电容C是差动可变电容器， 旋动电容平衡旋钮，实现电 容平衡。
a
R3
R
d Uy
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C
R
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4.1 电 桥
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4.3 放大器
性能要求：
1)高阻抗输入: 隔离前级。 2)低阻抗输出: 提高驱动能力。 3)规范输出：±5V电压；4~20mA电流。 4)抗干扰：共模抑制。 5)低温漂、低噪声、低失调电压。
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具有理想参数的运算放大器叫理想运算放大器。
特点
rd
U U I入 0 rd
f
1
f f 0 f f 0 (1
回路的振荡频率和调谐参数的变化呈线性关系
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4.2 调制与解调
压控振荡器调频 由集成运算放大器组成的电压–频率变换电路，简称压– 频变换电路，其特点是输出信号的频率与输入电压成正比。
u0 1 积分器A2： uz jRC uy H ( ) 1 正反馈放大器A1： 1 u0 H 2 ( )
y(t ) A cos(2 [ f 0 x(t )]* t )
调频波的瞬时频率可表示为 f f 0 f
优点：抗干扰能力强、便于远距离传输、不易错乱、跌落和 失真，容易采用数字技术和计算机相连接。 缺点：调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的 20倍；调频系统比调幅系统复杂，因为调频是一种非线性调制。
y(t ) [ A0 * x(t )]cos(2ft )
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4.2 调制与解调
调幅原理
1 1 1 j 0t j 0t x t cos 0t [ x t e x t e ] X 0 X 0 2 2 2 y t cos 0t
x' (t ) D x(t )
xm (t ) [ D x(t )]cos(2 ft )