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 m 0 + m x ) cos ⁡ ω c t u_s=(U_{m0}+mx)\cos\omega_c t us=(Um0+mx)cosωct
    • ω c \omega_c ωc: 载波信号角频率
    • U m 0 U_{m0} Um0: 调幅信号中载波信号幅值
    • m m m: 调制度
    • x x x: 调制信号, 假设为 x = X m cos ⁡ Ω t x=X_m\cos\Omega t x=XmcosΩt
  • [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)]
    • u s = U m 0 cos ⁡ ω c t + m X m cos ⁡ Ω t   cos ⁡ ω c t = U m 0 cos ⁡ ω c t + m X m 2 cos ⁡ ( ω c + Ω ) t + m X m 2 cos ⁡ ( ω c − Ω ) t \begin{matrix} u_s & = & U_{m0}\cos\omega_ct+mX_m\cos\Omega t~\cos\omega_c t \\ & = & U_{m0}\cos\omega_ct +\frac{mX_m}{2}\cos(\omega_c+\Omega)t+\frac{mX_m}{2}\cos(\omega_c-\Omega)t\end{matrix} us==Um0cosωct+mXmcosΩt cosωctUm0cosωct+2mXmcos(ωc+Ω)t+2mXmcos(ωcΩ)t
      • 角频率为 ω c \omega_c ωc的载波信号 U m 0 cos ⁡ ω c t U_{m0}\cos\omega_c t Um0cosωct
        • 不含被测量x信息
      • 角频率为 ω c ± Ω \omega_c\pm \Omega ωc±Ω的上下边频信号
        • 含被测量x信息, 功率最多占总功率 1 3 \frac{1}{3} 31
    • 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 R_1=R_2=R_3=R_4=R R1=R2=R3=R4=R
      • 有应力: U o = U 4 ( Δ R 1 R − Δ R 2 R + Δ R 3 R − Δ R 4 R ) 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}) Uo=4U(RΔR1RΔR2+RΔR3RΔR4)
    • 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 x m cos ⁡ Ω t u_x=U_{xm}\cos\Omega t ux=UxmcosΩt X 载波信号 u c = U c m cos ⁡ Ω t u_c=U_{cm}\cos\Omega t uc=UcmcosΩt 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 ( ω c t ) = 1 2 + 2 π sin ⁡ ω c t + 2 3 π sin ⁡ 3 ω c t + . . . K(\omega_c t)=\frac{1}{2}+\frac{2}{\pi}\sin\omega_c t+\frac{2}{3\pi}\sin3\omega_c t+... K(ωct)=21+π2sinωct+3π2sin3ωct+...
      • 带通滤去低频信号 1 2 u x \frac{1}{2}u_x 21ux与高频信号 2 u x 3 π sin ⁡ 3 ω c t \frac{2 u_x}{3\pi }\sin 3\omega_c t 3π2uxsin3ωct及更高次谐波得调制信号 2 π u x sin ⁡ ω c t \frac{2}{\pi}u_x\sin\omega_c t π2uxsinωct
    • 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

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