传感器与测控系统中的信号处理技术——调制与解调

"当R端加接参考电压时-第十四讲传感器与检测系统的信号处理技术" 本讲主要探讨了传感器与检测系统中的信号处理技术，包括测量电路、控制电路、电桥电路、信号放大与隔离以及信号变换等多个关键概念。在检测系统中，传感器将非电信号转化为电信号，如电压、电流或电阻，这些电信号随后会被处理以适应后续的测量和控制需求。 首先，测量电路是测控系统的核心部分，分为模拟式和数字式两种。模拟式测量电路由基本组件构成，处理非调制和经调制的模拟信号。非调制信号是未经过处理的原始电信号，而调制信号则是通过改变另一个信号（载波信号）的某些特性来编码信息。载波频率、载波信号、调制信号、已调信号和调幅信号是调制过程中的关键术语。调制是指用调制信号控制载波信号，改变其特定参数，例如幅值、频率或相位，以传输信息。解调则是从调制后的信号中恢复原始测量信号的过程，以便进行分析和处理。 在测控系统中，信号调制的目的是为了从噪声中区分出测量信号，并增强其抗干扰能力。通常，为了提高信号质量，会在传感器内部进行调制，使信号一开始就具有抗干扰特性。常见的调制方法包括调幅、调频和调相，以及脉冲宽度调制等。 此外，控制电路是测控系统的另一重要组成部分，负责接收测量电路的输出并控制执行机构的动作。电桥电路在传感器和检测系统中广泛使用，特别是在测量电阻变化的场合，例如应变片传感器，它可以通过平衡或不平衡状态来检测物理量的变化。 信号放大与隔离是确保测量精度和保护系统免受外部噪声干扰的关键步骤。信号放大用于提升微弱信号的幅度，使其能被有效处理，而隔离则防止信号间的相互影响。 测控电路的灵活性体现在多个方面：模数转换和数模转换允许系统在模拟和数字信号之间自由转换；信号形式的转换适应不同的信号类型；量程变换适应不同范围的测量需求；信号的选取则可以根据需要从多个信号中选择关键信息；信号处理与运算是对测量数据进行计算和解析，以提取有用信息。 在实际应用中，理解并掌握这些信号处理技术对于设计高效、可靠的传感器与检测系统至关重要，它们不仅提升了测量的准确性和稳定性，还能有效地应对复杂环境下的噪声和干扰问题。