介绍
传感元件可将相关物理量转换为电信号。传感元件的常见输出特征对错线性，即传感元件的输出不随相关物理量的改变而产生线性改变。这种非线性会导致丈量不精确，存在差错。
本文首要介绍纠正线性可变差分变压器 (LVDT) 定位传感器中非线性问题的办法，适用于轿车液压阀定位传感等很多运用。此外，本文评论的内容还合适超声波泊车辅佐等其它类型的轿车传感器运用。
支撑高频率输出的传感器
许多传感元件产生的电信号都是相对的高频率信号。这既是由于传感元件的鼓励信号是高频率信号，也由于被丈量的物理量在性质上归于高频率。典型的比如便是运用 LVDT 定位传感器对轿车液压阀进行定位丈量。该传感器归于高频率性质的原因是 LVDT 初级线圈是经过5KHz 等高频信号鼓励的。相同，超声波泊车辅佐运用运用的压电变送器输出也归于高频率，由于变送器丈量的是超声波强度，其信号频率大于 20KHz。
在传感器输出高频率信号的状况下，信号信息一般大多嵌入在信号的振幅中。图 1 是高频率传感器信号的时刻曲线图，并且振幅代表传感器丈量的物理量改变。该信号的数学表达式为：
其间 AC 是传感器的鼓励振幅，ωC 是以弧度/秒为单位的传感器鼓励频率，AS 是需丈量物理量的振幅，而ωS 则是以弧度/秒为单位的需丈量物理量的频率。
假定有用信号的振幅小于高频率载波信号的振幅，则 y(t) 便是无失真的调幅信号。
留意，在某些状况下，信号信息也能嵌入在信号的频率中。例如，假如正在移动的轿车需求运用保险杠或后视镜中的超声波变送器丈量与另一辆移动车辆的间隔，那么信号的频率将依据多普勒效应供给相关车辆相对速度的信息。
本文评论的重点是怎么从高频率传感器的输出提取振幅信息。提取振幅信息的技能也称为振幅解调。
自上个世纪初 AM 无线电广播传输的鼓起，振幅解调技能就一向存在。不管在模仿域仍是数字域，都存在可从信号中提取振幅信息的很多处理计划。此外，解调进程不只能提取信号的振幅，一起也能提取传感器输出信号相对于传感器鼓励的相位信息。前一种解调技能被称为异步解调，然后一种技能则被称为同步解调。
依据上述界说，本文的偏重点将限定在一个特定的振幅-提取技能类别，即数字异步振幅解调。
为什么这一小类技能至关重要呢?跟着德州仪器 (TI) LBC8LV 工艺等混合信号%&&&&&%(%&&&&&%) 高档制作技能的面世，咱们可运用混合信号信号处理器为各种类型的-传感器供给支撑。选用此类传感器时，信号调理一部分在模仿域中进行，一部分在数字域中进行。尽管信号调理架构已具有量化功用，但假如规划妥当，这类器材能够带来灵活性，为大多数传感器运用供给满足的精确度。运用工程师能够轻松为其特定运用计划定制信号调理器，然后可加快其产品开发进程。
TI 推出的 PGA450-Q1 便是混合信号信号调理器的典型典范，可用于超声波泊车辅佐运用中选用的轿车传感器。详细而言，该信号调理器先运用扩大器将电信号扩大，然后再运用数字异步振幅解调技能提取信号振幅。
数字异步振幅解调技能
评论数字异步振幅解调技能的两种办法：峰值法和均值法。
峰值法
在本异步解调办法中，可提取每个频率周期的传感器输出信号峰值，也便是说，该进程将在底层载波信号的频率下使信号及时离散。
假如咱们现已知道了底层信号的频率(一般都是这样的)，并且假如信号呈正弦波(这是典型的高频率鼓励信号)，则提取的峰值便是每个周期中正弦波的振幅。也便是说，第 n 个载波频率周期的峰值能够表达为下列数学式：
PGA450-Q1 可施行峰值解调法。
均值法
选用异步解调法时，可首要对传感器信号进行整流。整流输出随后运用低通滤波器进行滤波。等式 1 中描绘的信号全波整流输出用数学式表达为：
其间 u(t) 是振幅等于 1、频率等于ωC 的方波。
因而，整流后的输出能够表达为：
然后运用增益为 0dB、截止频率为ωC 的低通滤波器对整流输出进行滤波，滤波后的输出可表明为：
公式 6 表明可运用这种办法提取信号。
非线性影响
在线性体系中，体系的输出与输入成份额，换言之，输出为：
其间 x 代表体系输入，y 代表体系输出，而 ai 则代表系数。为简化剖析，可将偏移项(即与输入信号无关的项)忽略不计。
在非线性体系中，体系的输出含有高次输入项，即输出为：
详细就 LVDT 信号调理而言，等式 1 中给出的振幅调制信号或许会受非线性的影响。导致非线性的或许原因包括：
1、驱动信号失真，或载波具有较高阶谐波。载波含有高阶谐波的原因是载波信号自身对错线性体系的输出：
2、非线性信号链，或信号输出相对于其输入呈非线性：
3、非线性变送器，或变送器的输出相对于其丈量的物理量呈非线性：
留意，头两个非线性来历是功能不抱负的信号生成器/调理器导致的成果，而第三种非线性来历则是变送器形成的。
此外，上述一切非线性状况在体系中或许一起存在，然后会使信号链的输出用数学式表达反常杂乱。
处理非线性问题
现在，咱们不只将处理由非抱负信号生成器和调理器带来的两种非线性来历问题，并且还将剖析常见非线性体系方式之一的二阶非线性体系。该剖析可进一步延伸至更高阶的非线性以及非线性变送器输出。
失真驱动信号
在存在失真驱动信号(或载波信号)的状况下，经过三角函数运算并设a1=1，a2=b，等式1 给出的振幅调制载波信号可表明为：
等式 9 阐明，除了大约为ωC 的信号外，变送器输出还供给 0 弧度/秒和大约 2ωC 的频率组分。
最大极限削减频率组分(在 0 弧度/秒和大约 2ωC 下)的清晰办法是运用中心频率设定在ωC、并且带宽满足的带通滤波器。详细而言，带宽应具有在 wC±wS 范围内无明显衰减的特性。这样的带通滤波器，其输出可表达为：
然后，不管选用峰值法仍是均值法，都能经过解调该带通滤波器输出来提取变送器信号。
非线性信号链
二阶信号链非线性的存在会导致振幅调制信号产生下列改变：
设 a1=1、a2=b，经过下列三角函数运算，可将等式 11 表明为：
等式 12 再次阐明，除了大约为ωC 的信号外，变送器输出还供给 0 弧度/秒和大约 2ωC 及各种更高频率的频率组分。
再次运用中心频率设定在ωC、具有满足带宽的带通滤波器，能够削减非线性引起的频率组分。运用这样的带通滤波器，带通滤波器的输出可表达为：
然后，不管选用峰值法仍是均值法，都能经过解调该带通滤波器输出来提取变送器信号。
定论
LVDT 定位传感器的输出或许会呈非线性。本文介绍的在信号链中运用带通滤波器的办法或许是一种有用处理信号非线性问题的办法。
图 2 是本文所述 LVDT 信号调理器的简化方框图。详细来说，该方框图阐明了怎么在信号链中运用带通滤波器。
留意，TI PGA450-Q1 信号调理器专为轿车超声波泊车辅佐传感器精心规划，已包括带通滤波器。
