Амплитудное детектирование

При амплитудной модуляции несущего сигнала вариации Am измеряемой величины точно отображаются изменением во времени амплитудных значений выходного напряжения изме­рительной цепи (рис. 3.27). Так, например, когда модулируемый (несущий) сигнал представляет собой синусоидальное напряже­ние с круговой частотой то

Амплитудный детектор, основными элементами которого яв­ляются диод и контур (фильтр низкой частоты) R—C (рис. 4.22), при подаче на его вход амплитудно-модулированного сигнала выдает напряжение

^,

где Tj — эффективность детектирования, .

Близкое к единице значение т получается, когда граничная частота #С-фильтра /_с», такова, что несущая частота ft сильно ослабляется, тогда как спектр полезного сигнала, про­стирающийся до частоты /дг, сохраняется. Это достигается при

Постоянная составляющая детектируемого напряжения, г\Е/, должна быть устранена с помощью фильтра верхних частот или вычитающей схемы, если значение постоянной составляющей определено предварительно при, .

4.4.2. Синхронное детектирование

Блок-схема синхронного детектирования амплитудно - модулированного сигнала v_m приведена на рис. 4.23.

Свое название такое детектирование получило благодаря использованию вспо­могательного источника опорного сигнала, синхронного по ча­стоте и синфазного с модулируемым сигналом несущей. Син­хронное детектирование связано с преобразованием спектра частот входного сигнала и смещением его по оси частот путем умножения этого сигнала на опорный, и узкополосной низкоча­стотной фильтрацией сигнала о_в преобразованной (Промежу­точной) частоты е выделением при этом полезного сигнала, содержащего информацию об измеряемой величине.

, Работу синхронного детектора рассмотрим на примере гар­монических сигналов. Результаты этого рассмотрения могут Фыть распространены на периодические сигналы любой формы. Предположим, что модулированный измерительный сигнал вписывается выражением

TO характерно, например, для моста Уитстона с двумя диффе­ренциальными включенными резистивными датчиками с чувстви­тельностью 5 и коэффициентом,

Опорное напряжение v_T, синхронное гармоническому напряжения источника (генератора) измерительной цепи, описывает- ffi выражением

Множительное устройство выдает напряжение,

(чаше всего£=*10В).

После подстановки получим

При

Где

Назначение фильтра нижних частот заключается в выделении» полезной составляющей, , содержащей искомую информа­цию, с подавлением высокочастотной составляющей i4Amcos2co,/. Это не представляет проблем при условии, что максимальная частота /дг спектра измеряемой величины суще­ственно меньше, чем частота /, несущей.

Когда имеется сдвиг фазы тр между модулируемым и опор­ным напряжениями, т. е.

и

то напряжение на выходе перемножающего устройства

При этом амплитуда ,низкочастотной полезно* доставляющей, выделяемой фильтром, оказывается уменьшенной. I соответствии с коэффициентом cosц.

В случае индуктивного датчика с комплексным импедансом, когда и активная, и реактивная составляющие выходного им­педанса датчика зависят от измеряемой величины, модулиро­ванное напряжение измерительной схемы включает две состав­ляющие: одну в фазе, а другую — сдвинутую по фазе 90° относительно напряжения питания схемы (модулируемого оригинала), т. е.

Синхронное детектирование позволяет выделить каждую из упомянутых составляющих. Если умножить ,,/, то после фильтрации (с помощью фильтра нижних частот) на выходе перемножающего устройства получим состав-

ляющую, Дт, тогда как умножение на

позволяет выделить составляющую,.