包络检波(振动信号处理方法)

包络检波振动信号处理方法

包络检波(envelope-demodulation)是基于滤波检波的振动信号处理方法,尤其对初期故障和信噪比较低的故障信号识别能力强。

中文名

包络检波

英文名

envelope-demodulation

属性

基于滤波检波的振动信号处理方法

范畴

电工学

原理

就是反映高频信号幅度变化的曲线。对于等幅高频信号,这两条包络线就是平行线。当用一个低频信号对一个高频信号进行幅度调制(即调幅)时,低频信号就成了高频信号的包络线。这样的信号称为调幅信号。从调幅信号中将低频信号解调出来的过程,就叫做包络检波。也就是说,包络检波是幅度检波。包格检波常用的方法是采用二极管进行单向过滤后再进行低通滤波。没有二极管而直接进行低通滤波的话,会使正、负包络线抵消,从而检不出低频信号。除了包络检波,还有频偏(调频)检波,相移(或相位)检波等等。

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程,通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调,是调制的逆过程,即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程;对调频波,是从它的频率变化提取调制信号的过程;对调相波,是从它的相位变化提取调制信号的过程。

工程中,有一类信号叫做调幅波信号(AM信号),这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。把低频信号取出来,的电路,叫做检波电路。使用二极管组成最简单的调幅波检波电路。[1]

为了把低频信号取出来,需要专门的电路,叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器,不论哪种振幅调制信号,都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是,普通调幅信号来说,它的载波分量被抑制掉,可以直接利用非线性器件实现相乘作用,得到所需的解调电压,而不必另加同步信号,通常将这种振幅检波器称为包络。

工程实现

包络检波器

图1是典型的包络检波电路。由中频或高频放大器来的标准

检波器的电压输入输出波形

调幅信号ua(t)加在L1C1回路两端。经检波后在负载RLC上产生随ua(t)的包络而变化的电压u(t),其波形如图2所示。这种检波器的输出u(t)与输入信号ua(t)的峰值成正比,所以又称峰值检波器。

包络检波器的工作原理可用图2的波形来说明。在t1<t<t2时间内,输入信号瞬时值ua(t)大于输出电压u(t),二极管导通,电容C通过二极管正向电阻ri充电,u(t)增大;在t2<t<t3时间内,ua(t)小于u(t),二极管截止,C通过RL放电,因此u(t)下降;到t3以后,二极管又重新导电,这一过程照此重复不已。

只要RLC选择恰当,就可在负载RLC上得到与输入信号包络成对应关系的输出电压u(t)。如果时间常数RLC太大,放电速度就会放慢,当输入信号包络下降时,u(t)可能始终大于ua(t),造成所谓对角切割失真(图2)。此外,检波器的输出通常通过电容、电阻耦合电路加到下一级放大器,如图1中虚线所示。如果Rg太小,则检波后的输出电压u(t)的底部即被切掉,产生所谓的底部切割失真。

参考资料

1.检波二极管·拍明芯城

关键词:包络检波