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信号调理技术国内外研究现状

时间:2019-02-19 20:36来源:毕业论文
信号调理技术在信号调理器工作时,信号先经过传感器中的转换单元输入至信号调理器,然后,调理模块对信号进行放大、滤波、采样、调制解调、幅频变换及数字化等不同方式的处理

信号调理技术在信号调理器工作时,信号先经过传感器中的转换单元输入至信号调理器,然后,调理模块对信号进行放大、滤波、采样、调制解调、幅频变换及数字化等不同方式的处理,得到合适的标准电信号,以便能和显示装置、控制计算机、记录仪等组成系统[2]。33371
信号调理有两个目的:其一是让信号更有利于传输和处理,把信号转换成便于处理、接收和显示的形式;其二是提高信号的信噪比,由于传感器输出的电信号一般都很微弱,大多数不能直接输送到显示、记录或分析设备中去,需要进一步放大,有的还要进行阻抗变换,而多数传感器输出的信号中混杂有噪声干扰,这时需要将噪声抑制在一定范围之内,来使输出信噪比提高,才能正确检测到有效的信号[2]。论文网
2 信号调理技术的组成
信号调理技术主要由以下部分组成:
放大技术。电路中经常会使用到数模信号转换器件,目的为了让模拟信号转变成数字信号后能更方便地被外围设备检测分析到,但是当输入信号的幅值不是在数模转换器(DAC)相匹配的范围内,这时会很大的增加量化误差,这使得系统的测量精度大打折扣。此外,信号先经过前置放大器的放大后再输入到后级电路,不会放大后级电路的噪声,使得后级电路的噪声干扰得到降低,最终提高了信号的信噪比。
隔离技术。一般情况下是通过互感器、光耦或者电容来实现隔离的,其作用是隔离信号前后级之间的物理连接,将隔离技术引用至信号调理电路中,可以大大保证信号的有效传输,断开输入输出之间的物理连续,让后级设备以及工作人员的生命安全得到保障。

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多路复用技术。在实际工程测试中,一般不会只要求采集单个信号,而是很多信号一起被采集,而要让每路信号都具备一个模数转换器就会无形中增加成本,有的系统对信号同步性没有严格的要求,这时更加没有必要用多个数模转换器了。通过多路复用技术,单个数模转换器就可以对多路信号进行分时转换。这样可以极大的降低系统成本,提高性价比[2]。
滤波技术。噪声的干扰往往是伴随着信号采集过程始终的,诸如环境噪声、电路噪声、量化噪声等等,无处不在,为了让信号的信噪比得到提高,我们需要引进滤波技术,滤波器的存在让一些频率范围内的信号被抑制,达到提高信噪比的目的,滤波器经常出现在信号调理电路之中。
国内外研究现状
得益于电子技术的发展,模拟信号调理理论及其基本结构已趋于成熟,从电子管时代到晶体管时代、再到集成电路时代,总体上没有产生太大变化的模拟信号调理理论,其基本结构仍是放大、滤波、衰减、采样等,即便是在以微处理器为核心的现代电子信息系统中,也只是将信号调理中的某些环节的性能提高,其基本结构与理论仍没有什么重大革新[3]。
国内外许多公司都把信号调理器件的研发放在很重要的位置上,并推出了很多优秀产品,其中美国的TI、ADI、MAXIM、Linear Technology在信号调理器件领域处于领先地位,如ADI、TI生产的高性能运放、比较器、多路复用器、模数转换器在全球范围内都有很大的影响力,再或者例如MAXIM、Linear Technology公司生产的滤波器在信号调理领域的地位也是首屈一指的,在信号调理模块的开发上也有很多公司取得了令人瞩目的成就,如美国有PFI公司生产的28000系统,该系统具有优异的信号调理性能和强大的通用性,现已广泛应用于各种信号调理领域,再如美国National Instruments公司推出的SCXI、SCC、SC系列数据采集系统内部均具有信号调理功能,其在信号调理领域的主导地位得到了广泛的认可[4]。 信号调理技术国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190219/30406.html
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