信号调理与记录：模拟信号放大、调制解调解析

"该资源是《机械工程测试技术基础》(第三版，熊诗波等主编)的PPT，主要讲解了第四章——信号的调理与记录，包括信号放大电路原理、调制与解调的基本概念和技术应用。" 在机械工程测试技术中，信号的调理与记录是至关重要的步骤，它直接影响到测量数据的准确性和可靠性。首先，我们要了解模拟信号放大电路，这是处理微弱传感器输出信号的基础。放大电路的设计应满足多个条件：有足够的放大倍数以提升信号强度，高输入阻抗以减少对传感器的影响，低输出阻抗以确保信号传输效率，以及高共模抑制能力、低温漂、低噪声和低失调电压及电流，以保证测量精度。 本章详细介绍了几种常见的运算放大器电路，如直流放大器、交流放大器和电荷放大器。直流放大器主要用于放大直流信号，其特点是低频响应好，但可能对高频信号有所截止。相反，交流放大器则侧重于保持高频信号的完整性，但可能会过滤掉低频成分。电荷放大器是压电式传感器专用的，它需要一个直流激励电源。 具体到放大电路的类型，反相放大器、同相放大器和差分放大器是常见的实现方式。反相放大器虽有较低的输入阻抗，但可以通过选择合适的反馈电阻R2来控制噪声和漂移。同相放大器则因其高输入阻抗和低输出阻抗而常用作前置放大级，但易受共模干扰。差分放大器虽然能抑制共模信号，但输入阻抗和共模抑制比可能不足，这时可以采用射极跟随器来提升输入阻抗。 接着，讲解了调制与解调的概念。调制是将低频信号（如传感器信号）加载到高频载波上，以便通过交流放大器放大，然后通过解调从放大后的信号中恢复原始的低频信号。调制主要有三种类型：幅值调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)，每种调制方式都有其特定的应用场景。 例如，在幅值调制中，低频信号会改变高频振荡信号的幅度；而在频率调制中，低频信号会导致高频信号的频率发生变化；相位调制则是通过调整高频信号的相位来编码低频信号。这些调制技术在无线通信、遥测系统和许多其他领域中有着广泛应用。 信号调理与记录是测试技术中的核心环节，涉及信号放大、调制与解调等多个关键技术，理解和掌握这些原理对于进行精准的机械工程测试至关重要。