测控电路李醒飞习题答案.doc
《测控电路李醒飞习题答案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测控电路李醒飞习题答案.doc(15页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第三章 信号调制解调电路3-1 什么是信号调制?在测控系统中为什么要采用信号调制?什么是解调?在测控系统中常用的调制方法有哪几种?在精密测量中,进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外,还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱,将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声,往往给测量信号赋以一定特征,这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号(称为调制信号)去控制另一作为载体的信号(称为载波信号),让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制,并将它和噪声分离,放大等处理后,还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号,这一过程称为解调。在
2、信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数,可以对这三个参数进行调制,分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制,最常用的是对脉冲的宽度进行调制,称为脉冲调宽。3-2 什么是调制信号?什么是载波信号?什么是已调信号?调制是给测量信号赋以一定特征,这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体,这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数,如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号,通常就用测量信号作调制信号。经过调
3、制的载波信号叫已调信号。3-3 什么是调幅?请写出调幅信号的数学表达式,并画出它的波形。调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅,即让调幅信号的幅值按调制信号x线性函数变化。调幅信号的一般表达式可写为: 式中 载波信号的角频率; 调幅信号中载波信号的幅度; m调制度。图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。c)a)b)tuxOtOucusOt图X3-1 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-4 已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5cos(2100t)cos(2104t) mV,确定载波信号频率,调制信号频率,调制度。载波信号频率为104
4、Hz,调制信号频率为100Hz,调制度m = 0.5/Xm。3-5 什么是调频?请写出调频信号的数学表达式,并画出它的波形。调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频,即让调频信号的频率按调制信号x的线性函数变化。调频信号us的一般表达式可写为:式中 载波信号的角频率; 调频信号中载波信号的幅度; m 调制度。图X3-2绘出了这种调频信号的波形。图a为调制信号x的波形,它可以按任意规律变化; 图b为调频信号的波形,它的频率随x变化。若x=Xmcost,则调频信号的频率可在范围内变化。为了避免发生频率混叠现象,并便于解调,要求。xtOOtusa)b)图X3-2 调频信号的波形
5、a) 调制信号 b) 调频信号3-6 什么是调相?请写出调相信号的数学表达式,并画出它的波形。调相就是用调制信号x去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相,即让调相信号的相位按调制信号x的线性函数变化。调相信号us的一般表达式可写为:式中 载波信号的角频率; 调相信号中载波信号的幅度; m 调制度。图X3-3绘出了这种调相信号的波形。图a为调制信号x的波形,它可以按任意规律变化;图b为载波信号的波形,图c为调相信号的波形,调相信号与载波信号的相位差随x变化。当时,调相信号滞后于载波信号。时,则超前于载波信号。ttta)b)c)xucusooo图X3-3 调相信号的波形a) 调制信号 b) 载
6、波信号 c) 调相信号3-7 什么是脉冲调宽?请写出脉冲调宽信号的数学表达式,并画出它的波形。脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。在脉冲调制中具有广泛应用的一种方式是脉冲调宽。脉冲调宽的数学表达式为:式中b为常量,m为调制度。脉冲的宽度为调制信号x的线性函数。它的波形见图X3-4,图a为调制信号x的波形,图b为脉冲调宽信号的波形。图中T为脉冲周期,它等于载波频率的倒数。xBtta)b)xT图X3-4 脉冲调宽信号的波形a) 调制信号波形 b) 调宽信号波形3-8 为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比,有利于提高它的抗干扰能力?它的作用通过哪些方面体现?在精密测量中,进入测量电路的除
7、了传感器输出的测量信号外,还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱,将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声,往往给测量信号赋以一定特征,这就是调制的主要功用。在将测量信号调制,并将它和噪声分离,再经放大等处理后,还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号,这一过程称为解调。 通过调制,对测量信号赋以一定的特征,使已调信号的频带在以载波信号频率为中心的很窄的范围内,而噪声含有各种频率,即近乎于白噪声。这时可以利用选频放大器、滤波器等,只让以载波频率为中心的一个很窄的频带内的信号通过,就可以有效地抑制噪声。采用载波频率作为参考信号进行比较
8、,也可抑制远离参考频率的各种噪声。3-9 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制?为了提高测量信号抗干扰能力,常要求从信号一形成就已经是已调信号,因此常常在传感器中进行调制。3-10 请举若干实例,说明在传感器中进行幅值、频率、相位、脉宽调制的方法。图X3-5为通过交流供电实现幅值调制的一例。这里用4个应变片测量梁的变形,并由此确定作用在梁上的力F的大小。4个应变片接入电桥,并采用交流电压U供电。设4个应变片在没有应力作用的情况下它们的阻值R1=R2=R3=R4=R,电桥的输出实现了载波信号U与测量信号的相乘,即幅值调制。lR1 R3R2 R4FR1R2U0UR3R4h图X3-5 应变式
9、传感器输出信号的调制图X3-6是在传感器中进行频率调制的例子。这是一个测量力或压力的振弦式传感器,振弦3的一端与支承4相连,另一端与膜片1相连接,振弦3的固有频率随张力T变化。振弦3在磁铁2形成的磁场内振动时产生感应电势,其输出为调频信号。421TNS3图X3-6 振弦式传感器 图X3-7是在传感器中进行相位调制的例子。在弹性轴1上装有两个相同的齿轮2与5。齿轮2以恒速与轴1一起转动时,在感应式传感器3和4中产生感应电势。由于扭矩M的作用,使轴1产生扭转,使传感器4中产生的感应电势为一调相信号,它和传感器3中产生的感应电势的相位差与扭矩M成正比。13245M图X3-7 感应式扭矩传感器图X3-
10、8是在传感器中进行脉冲宽度调制的例子。由激光器4发出的光束经反射镜5与6反射后,照到扫描棱镜2的表面。棱镜2由电动机3带动连续回转,它使由棱镜2表面反射返回的光束方向不断变化,扫描角为棱镜2中心角的2倍。透镜1将这一扫描光束变成一组平行光,对工件8进行扫描。这一平行光束经透镜10汇聚,由光电元件11接收。7和9为保护玻璃,使光学系统免受污染。当光束扫过工件时,它被工件挡住,没有光线照到光电元件11上,对应于“暗”的信号宽度与被测工件8的直径成正比,即脉冲宽度受工件直径调制。1243567910118M图X3-8 用激光扫描的方法测量工件直径3-11 用电路进行幅值、频率、相位、脉宽调制的基本原
11、理是什么?在电路进行调制的基本原理是用测量信号ux去控制(改变)载波信号幅值、频率、相位或脉宽,就可以实现调制只要用乘法器将测量信号(调制信号)ux 与载波信号uc相乘,就可以实现调幅。用调制信号去控制产生载波信号的振荡器频率,就可以实现调频。用调制信号与锯齿波载波信号进行比较,当它们的值相等时电压比较器发生跳变,电压比较器的输出就是调相信号。利用调制信号去改变方波发生器的脉宽就可以实现脉宽调制。3-12 什么是双边带调幅?请写出其数学表达式,画出它的波形。可以假设调制信号x为角频率为的余弦信号x=Xmcost,当调制信号x不符合余弦规律时,可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。在信号调制
12、中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。调幅信号可写为:它包含三个不同频率的信号: 角频率为的载波信号Umcosct和角频率分别为c的上下边频信号。载波信号中不含调制信号,即不含被测量x的信息,因此可以取Um=0,即只保留两个边频信号。这种调制称为双边带调制,对于双边带调制。 双边带调制的调幅信号波形见图X3-9。图a为调制信号,图b为载波信号,图c为双边带调幅信号。tuxOtOucusOta) b)c)图X3-9 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-13 已知载波信号为uc(t)=5cos(2105t) mV,调制信号为x(t)=3cos(2103
13、t) mV,调制度m=0.3,绘制调幅信号一般形式、双边带以及单边带调幅信号的波形及频谱。波形如图X3-10所示。幅信号一般形式双边带调幅信号单边带调幅信号图X3-10 双边带调幅信号3-14 在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz,应当怎样选取载波信号的频率?应当怎样选取调幅信号放大器的通频带?信号解调后,怎样选取滤波器的通频带?为了正确进行信号调制必须要求c,通常至少要求c10。在这种情况下,解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开,检出调制信号。若被测信号的变化频率为0100Hz,应要求载波信号的频率c1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为9001100 Hz。信号解调后,
14、滤波器的通频带应100 Hz,即让0100Hz的信号顺利通过,而将900 Hz以上的信号抑制,可选通频带为200 Hz。3-15 什么是包络检波?试述包络检波的基本工作原理。从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。从图X3-11中可以看到,只要从图a所示的调幅信号中,截去它的下半部,即可获得图b所示半波检波后的信号 (经全波检波也可),再经低通滤波,滤除高频信号,即可获得所需调制信号,实现解调。包络检波就是建立在整流的原理基础上的。usuo
15、OOtta)b)图X3-11 包络检波的工作原理a) 调幅信号 b) 半波检波后的信号3-16 如图3-9a的二极管包络检波电路,已知输入信号的载波频率为500 kHz,调制信号频率为6 kHz,调制度为0.3,负载电路RL=10 k,确定滤波电容C2的大小。则可取300pF。3-17 为什么要采用精密检波电路?试述图3-10b所示全波线性检波电路工作原理,电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系,并说明其阻值关系。二极管和晶体管V都有一定死区电压,即二极管的正向压降、晶体管的发射结电压超过一定值时才导通,它们的特性也是一根曲线。二极管和晶体管V的特性偏离理想特性会给检波带来误差。在一般通信
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 测控 电路 李醒飞 习题 答案
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。