测控电路C3-1 调幅电路

ref 《测控电路 第五版》

• 调制: 用调制信号控制载波信号, 让后者的(幅值, 频率, 相位, 脉冲宽度等)按前者的值变化
  • 调幅, 调频, 调相, 调脉宽
  • 载波信号频率远高于调制信号频率
• 解调: 从已调制信号提取反应测量值的测量信号

调幅原理

• 线性调幅信号 $u_s=(U_{m0}+mx)\cos {\omega }_{c}t$
  • ${\omega }_c$: 载波信号角频率
  • $U_{m0}$: 调幅信号中载波信号幅值
  • $m$: 调制度
  • $x$: 调制信号, 假设为 $x=X_m\cos \Omega t$
• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-065Brifq-1660405584169)(…/images/1ec911a89af83644b84fd7175338080098203d12a6a0344e1fddac4632066532.png)]
  • $$\begin{array}{ccc}{u}_s& =& U_{m0}\cos {\omega }_{c}t+m{X}_m\cos \Omega t\cos {\omega }_{c}t\\ & =& U_{m0}\cos {\omega }_{c}t+\frac{m{X}_m}{2}\cos ({\omega }_c+\Omega )t+\frac{m{X}_m}{2}\cos ({\omega }_c-\Omega )t\end{array}$$
    • 角频率为${\omega }_c$的载波信号$U_{m0}\cos {\omega }_{c}t$
      • 不含被测量x信息
    • 角频率为${\omega }_c\pm \Omega$的上下边频信号
      • 含被测量x信息, 功率最多占总功率$\frac{1}{3}$
  • 双边带调制: 为提高利用率只保留两个边频信号
• 传感器调制
  • 交流供电实现调制[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-uo6Rgm3p-1660405584170)(…/images/35113fa89e69446196dcc0e0d67f170d5d691fc1ff47cd033d246bc5463a6708.png)]
    • 无应力: $R_1=R_2=R_3=R_4=R$
    • 有应力: $U_o=\frac{U}{4}(\frac{\Delta R_1}{R}-\frac{\Delta R_2}{R}+\frac{\Delta R_3}{R}-\frac{\Delta R_4}{R})$
  • 机械/光学方法调制
    • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-EiXw6HrK-1660405584170)(…/images/bf5832e1c3550ed95c5e815ae48200318f4b3613928576971c954eb5383fe3da.png)]
      • 工件表面微观不平度使反射光产生漫反射, 由镜面反射方向, 由镜面反射方向与其他方向接收到的光能量比可测定被测工件1表面粗糙度
• 电路调制
  • 乘法器调制: 测量信号$u_x=U_{xm}\cos \Omega t$ X 载波信号$u_c=U_{cm}\cos \Omega t$ 得双边带调幅
  • 开关电路调制: 栅极+高频载波方波信号
    • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qmTJCtQv-1660405584171)(…/images/d8e0a210bd665e3baeacc0552c4e27f3f1649f7364e2bf96b4b67c0ea75fa96d.png)]
    • 归一化方波正弦波信号 $K({\omega }_{c}t)=\frac{1}{2}+\frac{2}{\pi }\sin {\omega }_{c}t+\frac{2}{3\pi }\sin 3{\omega }_{c}t+...$
    • 带通滤去低频信号$\frac{1}{2}{u}_x$与高频信号$\frac{2u_x}{3\pi }\sin 3{\omega }_{c}t$及更高次谐波得调制信号$\frac{2}{\pi }{u}_x\sin {\omega }_{c}t$
  • 信号相加式调制: 调制信号与载波信号相加减后控制开关器件