fanuc 0系统PMC信号表

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传感器与信号处理电路习题答案

第1章 传感器与检测技术基础 1.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25 .40.55.35.2-=--=S V/mm 2.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 18.02.010002.045.0=???=S cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218 .04==t ℃ 6.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 10.试分析电压输出型直流电桥的输入与输出关系。 答：如图所示，电桥各臂的电阻分别为R 1、 R 2、 R 3、R 4。U 为电桥的直流电源电压。当四臂电阻R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，称为等臂电桥；当R 1=R 2=R ,R 3=R 4=R ’(R ≠R ’)时，称为输出对称电桥；当R 1=R 4=R ，R 2=R 3 =R ’(R ≠R ’)时，称为电源对称电桥。 D 直流电桥电路 当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥

通信原理报告 数字基带信号HDB3码型编码转换实现

通信原理课程设计报告 题目：数字基带信号HDB3码型编码转换实现 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：

设计任务要求: 仿真实现数字基带通信系统信源输入24位二进制序列产生HDB3码，通过高斯白噪声信道，接收端滤波、解码的时域图及频谱图。以矩形波为例，要求实现输入24位二进制序列产生AMI码，HDB3码，接收端滤波、解码上述码型。

摘要 HDB3码全称三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。HDB3码实行转换一般分为三个步骤，先将消息码转换AMI码然后加“V”,接着加“B”，这几部我们可以使用C语言进行编程实现。为了实现HDB3码的编码与转换，同时加深对通信系统工作原理的了解，我们采用了MATLAB软件进行编码仿真，同时学习掌握MATLAB软件的基础使用。 关键词：AMI码；HDB3码；编码；解码；MATLAB；仿真

目录 1. 设计原理 (4) 1.1 HDB3码的介绍 (4) 1.2 HDB3码的编码转换规则 (5) 1.3 HDB3码的解码转换规则 (5) 1.4 HDB3码的软件程序设计 (6) 2. MATLAB软件仿真结果及其分析 (10) 2.1 MATLAB软件的介绍 (10) 2.2 仿真结果图示 (12) 2.3 仿真结果分析 (15) 3. 设计总结及心得体会 (22) 4. 参考文献 (22) 5. 致谢 (23)

正文 1.设计原理 1.1 HDB3码的介绍 HDB3码即三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，“三阶”通俗讲就是最多3个连0码元，“高密度双极性”就是没有直流分量，不会连续出现+1或-1，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。 三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier系统，HDB3码将4个连续的"0"位元取代成"000V"或"B00V"。这个做法可以确保连续的相隔单数的一般B记号。 1.2 HDB3的编码转换规则 HDB3码的编码规则主要分为3步： 1 .先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码; 2 .若AMI码中连0的个数大于等于4,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+V,-V);

几种常见传感器总结

几种常见传感器总结 1、红外对管： 红外对管是根据红外辐射式传感器原理制作的一种红外对射式传感器。与一般红外传感器一样，红外对管也由三部分构成：光学系统（发射管）、探测器（接收管）、信号调理及输出电路。红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。在此接收管通过对发射管所发出的红外线做出反应实现，实现信号的采集，再通过后续信号处理电路完成信号的采集和输出。 2、霍尔传感器： 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。霍尔效应是指置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势的现象。该电势称霍尔电势。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。目前市场上的霍尔传感器都是集成了外围的测量电路输出的是数字信号，即当传感器检测到磁场时将输出高低电平信号。传感器主要包括两部分，一为检测部分的霍尔元件，一为提供磁场的磁钢。霍尔电流传感器反应速度一般在7微妙，根本不用考虑单片机循环判断的时间. 3、光电开关： 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收, 并进行光电转换, 同时加以某种形式的放大和控制, 从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。上图为典型的光电开关结构图。是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时, 接收元件将接收到从物体表面反射的光, 没有物体时则接收不到。透射式的光电开关, 它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时, 会阻断光路, 使接收元件接收不到来自发光元件的光, 这样起到检测作用。光电开关的特点是小型、高速、非接触, 而且与TTL、MOS等电路容易结合。此类传感器目前也多为开关量传感器，输出的为1，0开关量信号，可以和单片机直接连接使用。光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测，产品计数, 料位检测，尺寸控制，安全报警及计算机输入接口等用途。 4、超声波传感器： 利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传感器。超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等, 而以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷, 这种传感器统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应来工作的: 逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动, 从而产生超声波, 可作为发射探头; 而利用正压电效应, 将超声振动波转换成电信号, 可用为接收探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声

各种传感器的分类、比较和应用

传感器的定义传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 传感器原理结构在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： （1）激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3) 信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路 工作过程 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成 1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2 从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 传感器分类倾角传感器 倾角传感器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角传感器。 加速度传感器(线和角加速度)

通信原理报告数字基带信号HDB3码型编码转换实现

通信原理课程设计报告题目：数字基带信号HDB3码型编码转换实现 专业班级： 姓名： 学号：

指导教师： 设计任务要求: 仿真实现数字基带通信系统信源输入24位二进制序列产生HDB3码，通过高斯白噪声信道，接收端滤波、解码的时域图及频谱图。以矩形波为例，要现输入24位二进制序列产生AMI码，HDB3码，接收端滤波、解码上述码型。

摘要 HDB3码全称三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编

码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。HDB3码实行转换一般分为三个步骤，先将消息码转换AMI码然后加“V”,接着加“B”，这几部我们可以使用C语言进行编程实现。为了实现HDB3码的编码与转换，同时加深对通信系统工作原理的了解，我们采用了MATLAB软件进行编码仿真，同时学习掌握MATLAB软件的基础使用。 关键词：AMI码；HDB3码；编码；解码；MATLAB；仿真 目录 1. 设计原理 (4) 1.1 HDB3码的介绍 (4)

1.2 HDB3码的编码转换规则 (5) 1.3 HDB3码的解码转换规则 (5) 1.4 HDB3码的软件程序设计 (6) 2. MATLAB软件仿真结果及其分析 (10) 2.1 MATLAB软件的介绍 (10) 2.2 仿真结果图示 (12) 2.3 仿真结果分析 (15) 3. 设计总结及心得体会 (22) 4. 参考文献 (22) 5. 致 (23)

正文 1.设计原理 1.1 HDB3码的介绍 HDB3码即三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，“三阶”通俗讲就是最多3个连0码元，“高密度双极性”就是没有直流分量，不会连续出现+1或-1，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。 三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier系统，HDB3码将4个连续的"0"位元取代成"000V"或"B00V"。这个做法可以确保连续的相隔单数的一般B记号。 1.2 HDB3的编码转换规则 HDB3码的编码规则主要分为3步： 1 .先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码;

基带信号常用码型转换

通信原理大作业 用matlab仿真 1.幅频失真 S(t)=sint+1/3sin3t, S’(t)=sint+sin3t; 相频失真 S(t)=sint+1/3sin3t, S’(t)=sin(t+2pi)+1/3sin(3t+3pi). 程序： x=0:pi/20:3*pi; y1=sin(x)+(sin(3*x))/3; y2=sin(x)+sin(3*x); y3=sin(x+2*pi)+(sin(3*x+3*pi))/3; figure(1) plot(x,y1); hold on plot(x,y2,'r-'); legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sint+sin3t') figure(2) plot(x,y1); hold on plot(x,y3,'r-'); legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sin(t+2*pi)+1/3sin(3t+3*pi)')

幅频失真 相频失真

2. 将输入的一串0,1编码 1） 转换成AMI 码 2） 转换成HDB3码 3） 转换成双相码 4） 转换成Miller 码 5） 转换成CMI 码 总流程 开始 输入数组 依次显示五种码形 结束 转换成AMI 码 转换成CMI 码 转换成 HDB3 码 转换成双相码 转换成Miller 码

转化成五种码具体流程 思路：数组xn 中0保持不变；并统计1个数，当为偶数1保持不变；当为奇数1变换为-1 1) 转换成AMI 码 no no no 得到数组xn Xn （i ）是否=1 num=num+1 num 是否为偶数 得到数组xn 长度k i=1; num=0 yn(i)=xn(i) yn(i)=xn(i) yn(i)= -xn(i) i 是否=k 得到数组yn i=i+1

实验3基带信号的常见码型变换

信息院 14电本 基带信号的常见码型变换实验 一、实验目的 1．熟悉RZ 、BNRZ 、BRZ 、CMI 、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程； 2．观察数字基带信号的码型变换测量点波形。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．20M 双踪示波器1台 三、实验工作原理 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： 1) 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 2) 便于从信号中提取定时信息； 3) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 4) 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 5) 编译码设备要尽可能简单 1.1 单极性不归零码（NRZ 码） 单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E 的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。 0000 E +1111 图16-1 单极性不归零码 1.2 双极性不归零码（BNRZ 码） 二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。 10111000E +E -0 图 16-2 双极性不归零码 1.3 单极性归零码（RZ 码） 单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。

0000 1111E +0 图 16-3 单极性归零码 1.4 双极性归零码（BRZ 码） 它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。 0000 1111E +0E - 图 16-4 双极性归零码 1.5 曼彻斯特码 曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。 例如： 消息代码： 1 1 0 0 1 0 1 1 0… 曼彻斯特码：10 10 01 01 10 01 10 10 01… 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。 0000 1111E +E -0 图 16-5 曼彻斯特编码 1.6 CMI 码 CMI 码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则： “1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示； “0”码固定的用“01”两位码表示。 例如： 消息代码：1 0 1 0 0 1 1 0… CMI 码： 11 01 00 01 01 11 00 01… 或： 00 01 11 01 01 00 11 01…

数字基带传输常用码型的MATLAB表示

数字基带传输常用码型的MATLA表示 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离较近的情况下，数字基带信号不经调制可以直接传输，这种系统称为数字基带系统。而具有调制解调过程的数字系统称为数字带通传输系统。在第七章中，将列举数字带通传输系统仿真的例子，在本章中，我们重点讨论数字基带常用码型的产生，即数字基带信号的产生。教材中，我们以单极性不归零码和单极性不归零码的实现作为参考。 单极性不归零码MATLA程序如下： function y=snrz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性非归零码 % 输入x 为二进制码，输出y 为单极性非归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num; y((i-1)*num+j)=1; % 对应的点赋值为1 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y 序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); % 绘图 在MATLA命令行窗口中键入x的值，并调用函数snrz(x)，就可以得到对应的单极性不归零码。如输入以下指令，将出现图 1 所示的结果。

单极性不归零码MATLA 程序如下： fun ctio n y=srz(x) %本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性归零码 %输入x 为二进制码，输出y 为单极性归零码 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码 1 0 0 1 0 1'); num=200; %单极性非归零码每 t=0:1/num:le ngth(x); for i=1:le ngth(x); if x(i)==1; for j=1: nu m/2; y((i*2-2)* num/2+j)=1; % y((i*2-1)*num/2+j)=0; % end else for j=1: num; y((i-1)*num+j)=0; % end end end y=[y,x(i)]； % 个码元包含的点 对1而言，前半部分时间值为1 对1而言，后半部分时间值为0 对应的点赋值为0 为了绘制图形，注意要将 y 序列加最后一位 单极性非归零码1 0 0 1 0 1 图1单极性不归零码

数字基带信号传输码型发生器设计

武汉理工大学《FPGA原理与应用》课程设计 课程设计任务书 学生姓名：蒋立豪专业班级：通信1303 指导教师：陈适工作单位：信息工程学院 题目: 数字基带信号传输码型发生器设计 初始条件： FPGA芯片（型号不限），ISE仿真软件。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 要求每位选课同学提交一篇关于FPGA的应用设计报告，选择的FPGA芯片不限，选用的仿真工具不限。格式要求按照课程设计报告的标准格式完成，包括：常见的几种基带码： 1.单极性非归零码 2.双极性非归零码 3.单极性归零码 4.双极性归零码 5.差分码 6.交替极性码 7.分相码 8.编码信号反转码 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 武汉理工大学《FPGA原理与应用》课程设计

武汉理工大学《FPGA原理与应用》课程设计 摘要 数字通信是信息经编码变换处理后，以数字信号在信道上传输的，较之于模拟通信有很大的优点。数字通信有基带传输和频带传输两种方式，而基带传输系统在数字通信中有重要的代表性。在实际的基带传输系统中，并不是所有类型的基带电波形都能在信道中传输，因此，基带传输的传输码型变换是传输过程的重要环节，因此对于传输码型的设计有一定的要求。了解常用码型及存在的误码原因，对传输码型进行初步的研究。本文主要设计一个基于FPGA 的数字基带信号发生器，首先简要介绍了单极性非归零码、双极性非归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、交替极性码、分相码、传号反转码等基带码的基本特点，然后根据码型转换原理设计发生器模块。由于EDA 技术可以简化电路，集成多块芯片，减小电路体积，所以程序采用VHDL 进行描述，并用ISE 软件仿真实现所有功能，最后将功能集成到FPGA 上，并设计电路，产生的基带码稳定、可靠，可满足不同数字基带系统传输需要。 关键词：数字通信，基带传输，EDA，VHDL，FPGA I 武汉理工大学《FPGA原理与应用》课程设计 Abstract Digital communication is information after processing, transform coding, to digital signal transmission in the channel. Compared with analog communication has great advantages. Digital communication baseband transmission and the transmission frequency band in two ways, and baseband transmission system in digital communication have an important representative. In the actual baseband transmission system, and not all types of baseband wave form can transmit in the channel, therefore, baseband transmission of the transmission code transformation is an

数字基带信号及常用的编码

数字基带信号 1.1 基带信号的基本概念 数字基带信号可以来字计算机、电传机等终端数据的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码(PCM)信号等，是未经载波信号调制而直接传输的信号，所占据的频谱从零频或很低频开始。 1.2 几种数字基带信号的基本波形 1.2.1 单极性波形 这是一种最简单的基带信号波形，用正电平和零电平分别表示对应二进制“1”和“0”，极性单一，易于用TTL 和CMOS 电路产生。缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适用有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或者极进距离的传输，信号波形图如图1-1所示。 1 011 100+E 图1-1 单极性波 1.2.2 双极性波形 这种波形用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”，其正负电平 的幅度相等、极性相反，当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接受端恢复信号的判决电平为零，因而不熟信道特性的变化的影响，扛干扰能力也叫强，信号波形图如图1-2所示。 1 011 100+E -E 图1-2 双极性波 1.2.3 单极性归零波形 这种波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元Ts ，即信号电压在一个码元终止 时刻前总要回到零电平，通常归零波使用半占空码，即占空比（τ/Ts ）为50%，从单极性波可以直接提取定时信息，是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。 1 011 100+E +E

图1-3 单极性归零波 1.2.4 双极性归零波形 这种波形兼有双极性和归零波形的特点，由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔，是的接受端很容易识别出每个码元的起止时间，从而使收发双方能保持位的同步。波形如图1-4所示。 1 011 100+E -E +E -E 图1-4 双极性归零波 1.2.5 差分波形 这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的点位或极性无关，电平跳变表示“1”，电平的不变表示“0”，当然这种规定也可以反过来，也称为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形，这种波形传输代码可以消除设备初始状态的影响。波形如图1-5所示。 1 011 100+E -E +E -E 图1-5 差分波形 1.2.6 多电平波形 上述波形的电平取值只有两种，即一个二进制码对应一个脉冲，为了提高频带利用率，可以采用多电平波形或多值波形。其编码规则是，用多个二进制码表示一个脉冲。在波特率相同（传输带宽相同）的条件下，比特率提高了，因此多电平波形在频带受限的告诉数据传输系统中得到了广泛的应用。 表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的，根据实际情况，还可以是高斯脉冲、升余弦脉冲等其他形式。

实验1 基带信号的常用码型变换实验

实验1 基带信号的常用码型变换实验 一、实验目的 1．熟悉RZ 、BNRZ 、BRZ 、CMI 、曼彻斯特、密勒码型变换原理及工作过程； 2．观察数字基带信号的码型变换测量点波形； 二、实验仪器 1．AMI/HDB3编译码模块，位号：F （实物图片如下） 2．时钟与基带数据发生模块，位号：G 3．20M 双踪示波器1台 4．信号连接线3根 三、实验工作原理 （一）基带信号及其常用码型变换 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： 1) 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 2) 便于从信号中提取定时信息； 3) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 4) 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 5) 编译码设备要尽可能简单。 1.1 单极性不归零码（NRZ 码） 单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E 的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。 0000 E +1111 图1-1 单极性不归零码 1.2 双极性不归零码（BNRZ 码） 二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。 10111000 E +E -0 图 1-2 双极性不归零码

1.3 单极性归零码（RZ 码） 单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。 0000 1111E +0 图 1-3 单极性归零码 1.4 双极性归零码（BRZ 码） 它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。 0000 1111E +0 E - 图 1-4 双极性归零 1.5 曼彻斯特码 曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。 例如： 消息代码： 1 1 0 0 1 0 1 1 0… 曼彻斯特码：10 10 01 01 10 01 10 10 01… 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。 0000 1111E +E -0 图 1-5 曼彻斯特编码 1.6 CMI 码 CMI 码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则： “1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示； “0”码固定的用“01”两位码表示。 例如： 消息代码：1 0 1 0 0 1 1 0… CMI 码： 11 01 00 01 01 11 00 01… 或： 00 01 11 01 01 00 11 01…

传感器技术及传感器信号处理

传感器技术及其信号处理方法 第一章传感器概述 1.1 传感器技术基础 传感器(sensor)是一种把物理量转换成电信号的器件。可以说，传感器代表了物理世界与电气设备（如计算机）世界接口的一部分。这种接口的另一部分由把电信号转换成物理量的执行器（actuator)表示。 为什么我们这么关心这个接口？近年来，电子行业拥有了巨大的信息处理能力。其中最明显的例子是个人计算机。此外，价格低廉的微处理器的使用对汽车、微波炉、玩具等嵌入式计算产品的设计产生了重大影响。最近几年，使用微处理器进行功能控制的产品越来越多。在汽车行业，为满足污染限制要求必须利用微处理器的这种信息处理能力。而在其他行业，这种能力又带来了降低产品成本、提高产品性能的优势。 所有这些微处理器都需要输人电压以接收指令和数据、因此，随着廉价微处理器的出现，传感器在各种产品中的应用也越来越多。此外，由于传感器输出的是电信号，因而传感器也就能够按电子没备的描述方式来插述。同电子产品数据手册一样，很多传感器数据手册也都遵照某种格式撰写。然而，目前存在很多种格式，而且传感器规格说明的国际标准还没有制订，这样，传感器系统设

计师就会遇到对同一传感器性能参数存在不同的解释，这常常令人混淆。这种混淆并非由于这些术语的含义无法理解，而是在于传感器界不同的人群习惯于使用不同的术语，认识到这一点至关重要。 1.1.1 传感器数据手册 为了解决上述术语使用的差异向题，有必要首先命绍数据手册的功用，数据手册主要是一份营销文件，用来突出某一传感器的优点，強调其潜在的应用，但是有可能忽视该传感器的不足。很多情况下，传感器是设计用来满足特定用户的特定性能要求的，而数锯手册就集中了该用户最感兴趣的性能参数。这种情况下，传感器制造商和客户就有可能越来越习惯于使用某种约定的传感器性能参数定义，而这种定义却未必通用，这样，这种传感器未来的新用户必须认清这种情形以便恰当地理解这些参数。人们常常遇到不同的定义。此外，大多数传感器数据手册都缺少对特定应用有用的信息。 1.1.2 传感器性能特征定义 下面是一些较重要的传感器性能特征。 1.传递函数 传递函数表示物理输入信号与电瑜出信号之间的函数关系。通常，这种关系以输入输出信号关系图来表示，具体的关系构成了对传感器性能特点的完整描述。对需逐

基带信号的常见码型变换实验

实验2 基带信号的常见码型变换实验 一、实验目的 1．熟悉RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程； 2．观察数字基带信号的码型变换测量点波形。 3. 掌握本模块中数字信号的产生方法，了解ALTERA 公司的CPLD 可编程器件EPM240；4．了解本模块在实验系统中的作用及使用方法； 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．20M 双踪示波器1 台 三、实验工作原理 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： 1) 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 2) 便于从信号中提取定时信息； 3) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 4) 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 5) 编译码设备要尽可能简单 1.1 单极性不归零码（NRZ 码） 单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。 1.2 双极性不归零码（BNRZ 码） 二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0” 等概出现时无直流分量。

1.3 单极性归零码（RZ 码） 单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。 1.4 双极性归零码（BRZ 码） 它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。 1.5 曼彻斯特码 曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。 例如： 消息代码：1 1 0 0 1 0 1 1 0… 曼彻斯特码：10 10 01 01 10 01 10 10 01… 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。

常见的信号处理滤波方法

低通滤波：又叫一阶惯性滤波，或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC 低通滤波器的功能。 适用范围：单个信号，有高频干扰信号。 一阶低通滤波的算法公式为： Y(n)X(n)(1)Y(n 1)αα=+-- 式中：α是滤波系数；X(n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果1： 红色线是滤波前数据（matlab 中生成的正弦波加高斯白噪声信号） 黄色线是滤波后结果。 滤波效果2：

matlab中函数，相当于一阶滤波，蓝色是原始数据（GPS采集到的x（北）方向数据，单位m），红色是滤波结果。 一阶滤波算法的不足： 一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时，我们只能寻找一个平衡，在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。

互补滤波：适用于两种传感器进行融合的场合。必须是一种传感器高频特性好（动态响应好但有累积误差，比如陀螺仪。），另一传感器低频特性好（动态响应差但是没有累积误差，比如加速度计）。他们在频域上互补，所以进行互补滤波融合可以提高测量精度和系统动态性能。 应用：陀螺仪数据和加速度计数据的融合。 互补滤波的算法公式为： 1122Y(n)X (n)(X (n)Y(n 1))αα+=+-- 式中：1α和2α是滤波系数；1X (n)和2X (n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果 （测试数据）： 蓝色是陀螺仪 信号，红色是加 速度计信号，黄 色是滤波后的 角度。

互补滤波实际效果：

卡尔曼滤波：卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm （最优化自回归数据处理算法）”。对于解决很大部分的问题，它是最优，效率最高甚至是最有用的。他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测。 首先，用于测量的系统必须是线性的。 (k)(k 1)(k)(k)X AX BU w =-++ (k)(k)(k)Z HX v =+ (k)X 是系统k 时刻的状态，(k)U 是系统k 时刻的控制量。(k)Z 是系统k 时刻的测量值。A 和B 为系统参数，(k)w 和(k)v 分别表示过程和测量的噪声，H 是测量系统参数。 在进行卡尔曼滤波时： 首先进行先验预测： (k 1|k)(k |k)(k)(k)X AX BU w +=++ 计算先验预测方差： '(k 1|k)(k |k)(k)P AP A Q +=+ 计算增益矩阵： (k 1)(k 1|k)'/((k 1|k)'(k 1))Kg P H HP H R +=++++ 后验估计值： (k 1|k 1)(k 1|k)(k 1)(Z(k 1)(k 1|k))X X Kg HX ++=++++-+ 后验预测方差： (k 1|k 1)(1(k 1))(k 1|k)P Kg H P ++=-++ 其中，(k)Q 是系统过程激励噪声协方差，(k)R 是测量噪声协方差。 举例说明： （下文中加粗的是专有名词，需要理解） 预测小车的位置和速度的例子（博客+自己理解）:

3.码型转换

实验报告 课程名称通信原理 实验名称码型转换 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师彭祯 2011年11 月15日

实验三码型转换 实验名称码型转换评分 实验日期2011 年11 月12 日指导教师彭祯 姓名专业班级通信工程学号 一、实验目的 1、了解几种常用的数字基带信号。 2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握用CPLD实现码型变换的方法。 二、实验内容 1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。 2、观察全0码或全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。 4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。 5、自行设计码型变换电路，下载并观察波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、③号模块一块 3、④号模块一块 4、⑥号模块一块 5、⑦号模块一块 6、20M双踪示波器一台 7、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM 信号等。这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图4-1所示。

干扰 图4-1 基带传输系统的基本结构 该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。 若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器，称之为基带解调器。 基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：（1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 （二）编码规则 1、NRZ码 NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 2、RZ码 RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如：

基带传输常用码型及基带信号频谱实验

基带传输常用码型及基带信号频谱实验 一、实验目的 1、熟悉通信基带信号功率谱基本原理 2、熟悉SYSTEMVIEW软件的信号谱分析应用 3、掌握使用SYSTEMVIEW软件生成最常用基带信号与数字双相传输码的基本方法 二、实验原理： 1、数字基带信号的频谱特性 数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功率谱来描述它的频谱特性。研究好数字基带信号的功率谱，就可以了解信号带宽，有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择匹配的信道，确定是否可提取定时信号。 经过合理假设下的严格数学推导，可以得到以下主要结论： （1）随机脉冲序列功率谱包括连续谱和离散谱； （2）单极性信号中有无离散谱取决于矩形脉冲的占空比，归零信号中有定时分量。不归零信号中无定时分量。0、1等概的双极性信号没有离散谱，即同时没有直流分量和定时分量。 （3）随机序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)或G2(f)，通常以谱的第一个零点作为矩形脉冲的近似带宽，它等于脉宽τ的倒数。 2、传输系统发射与信道部分的基本结构如图2—1所示。如果系统直接传送基带信号，称之为基带传输系统。 图2—1 在基带传输系统中，系统的输入是数字基带信号，它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。称此信号形成器为数字基带调制器；与此对应的，在接收端将信道基带信号变换成原始数字基带信号，称之为基带解调器。 3、数字基带调制器中的波形变换与码型变换 在数字基带调制器中，波形变换后传输电波形常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲波形等。最常用的是矩形脉冲波形，正如我们在前面通原

传感器与信号处理

传感器 一、名词解释 1．传感器;能感受规定的被测量并按照一定规律转化成可用输出信号的器件和装置。 2．应电效应 某些电介质在沿一定的方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。 3．压阻效应 4．霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U H，这种物理现象称为霍尔效应。 5．热电效应 将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势。 6．光电效应 光电效应是物体吸收到光子能量后产生相应电效应的一种物理现象。 二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．误差按出现的规律分、、。 4．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 1．敏感元件、转换元件、测量电路 2．电容传感器、电感传感器、电阻传感器、压电式传感器 3．系统误差、随机误差、粗大误差 4．标定(或校准或测试) 5．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 6．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向----------方向发展。 7．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为Rs= 。 5．测量范围 6．智能化 7．(△K0 / K0)×100% 8．电容式压力传感器是变型的。 9．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 8．极距(或间隙) 9．微分法 10．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 11．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、三种基本类型12．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 13．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。 14．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 10．压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料 11．变间隙型、变面积型、变介电常数型 12．负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）、临界温度系数热敏电阻（CTR）