電子式電測(cè)儀表課件

第5章電子式電測(cè)儀表

了解示波器的結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理，初步掌握其使用方法學(xué)習(xí)示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器的使用方法學(xué)習(xí)使用示波器測(cè)量觀察信號(hào)的電壓、頻率、位相差的一些方法1按用途與特點(diǎn)分類(lèi)：

通用示波器

取樣示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器專(zhuān)用示波器

矢量示波器、環(huán)掃描示波器、邏輯示波器等對(duì)于一個(gè)電信號(hào)，可以用它的瞬時(shí)幅值隨時(shí)間的變化情況來(lái)表示，例如，用各種電子示波器對(duì)電信號(hào)的波形及表征它的各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，稱(chēng)為時(shí)域分析方法。電子示波器是時(shí)域測(cè)量技術(shù)中最為靈活而應(yīng)用廣泛的電子測(cè)量一儀器。電子示波器又稱(chēng)陰極射線示波器或電子射線示波器，是可觀測(cè)時(shí)域電壓信號(hào)波形或兩時(shí)域電壓信號(hào)間函數(shù)關(guān)系的快速顯示儀器。25.1電子示波器原理1.示波器的基本結(jié)構(gòu)通用示波器原理框圖

電子示波器是利用被測(cè)電壓控制示波管中的電子束，通過(guò)電子束的偏轉(zhuǎn)反映被測(cè)信號(hào)的變化。由電子束轟擊在熒光屏上而激發(fā)出亮光，亮光連成的軌跡就代表了被測(cè)信號(hào)的波形。3被測(cè)信號(hào)經(jīng)垂直偏轉(zhuǎn)板顯示

5偏轉(zhuǎn)原理

6(2)掃描方式采用連續(xù)掃描時(shí)，如果TnnTs，屏幕上的波形會(huì)有“移動(dòng)”現(xiàn)象

連續(xù)掃描7(3)雙蹤顯示雙蹤顯示實(shí)現(xiàn)的方法一般是用雙束示波管或用單束示波管外加電子開(kāi)關(guān)。

采用雙束示波管的示波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴?？衫脝问静ü軐?shí)現(xiàn)雙蹤顯示。

9控制S1、S2的方法有兩種：交替法和斷續(xù)法

(a)交替法顯示波形(b)斷續(xù)法顯示波形10(4)其它

放大器作用靈敏度選擇開(kāi)關(guān)(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)

掃描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)

示波器電源（高壓部分和低壓兩部分）

11標(biāo)準(zhǔn)矩形方波的示波器顯示圖形

135.2電子示波器的應(yīng)用1.電壓的測(cè)量交流電壓的測(cè)量

將通道靈敏度選擇開(kāi)關(guān)(VOLT/DIV)的微調(diào)位置以順時(shí)針?lè)较蛐翝M度的校準(zhǔn)位置。

14直流電壓的測(cè)量

“VOLTS/DIV”的指示值為0.5，則Vp-p=0.53.7=1.85V。先將Y軸耦合方式開(kāi)關(guān)置“GND”位置，調(diào)節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個(gè)合適的位置，再將耦合開(kāi)關(guān)置“DC”位置。15上升時(shí)間的測(cè)量

173.兩個(gè)同頻率信號(hào)相位差的測(cè)量直接測(cè)量法18李薩育圖形法195.3取樣示波器1.取樣原理取樣保持器的基本原理

通用示波器采用實(shí)時(shí)測(cè)量的方法，受限于Y軸放大器帶寬、時(shí)基掃描速度，上限工作頻率1500Mhz。將高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣變換，變換成與原波形相似的低頻信號(hào)，使得普通示波器可以顯示高頻被測(cè)信號(hào)。21取樣示波器的工作波形

22取樣脈沖周期取樣次數(shù)所需取樣時(shí)間步進(jìn)間隔△t與信號(hào)最高頻率的周期之間應(yīng)滿足采樣定理235.4數(shù)字存儲(chǔ)示波器1.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本組成典型數(shù)字示波器原理框圖

252.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的信號(hào)采集技術(shù)(1)采樣方式(a)實(shí)時(shí)采樣所有采樣點(diǎn)是示波器一次觸發(fā)而獲得。26(b)等效時(shí)間采樣①隨機(jī)采樣隨機(jī)采樣

多點(diǎn)隨機(jī)采樣

27(2)采樣速率即數(shù)字化速率，通?？捎?種方式描述：采樣次數(shù)，表示成單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)；采樣頻率信息率，表示為單位時(shí)間存儲(chǔ)多少位(bit)的數(shù)據(jù)。采樣速率受存儲(chǔ)容量(記錄長(zhǎng)度)的限制，為防止采樣存儲(chǔ)器的溢出，在不同的掃描速率時(shí)，要求采樣速率具有對(duì)應(yīng)關(guān)系29(3)采樣器件兩路組合采樣原理

并聯(lián)比較式A/D轉(zhuǎn)換器

多個(gè)A/D交叉復(fù)用，以成倍提高采樣速率30CCD＋A/D技術(shù)

CCD＋A/D組合采集原理

先高速模擬存儲(chǔ)，再進(jìn)行慢速A/D數(shù)字化處理

31(4)采樣存儲(chǔ)器采樣存儲(chǔ)器的環(huán)形結(jié)構(gòu)各存儲(chǔ)單元按串行方式依次尋址，且首尾相接，每次采樣的數(shù)據(jù)按順序依次存儲(chǔ)。32(5)觸發(fā)方式數(shù)字示波器的觸發(fā)可看作是從存儲(chǔ)器中選取信號(hào)的一個(gè)標(biāo)志。延遲觸發(fā)33毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形

毛刺觸發(fā)343.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的波形顯示技術(shù)(1)點(diǎn)顯示技術(shù)視覺(jué)混淆示意圖

35(2)數(shù)據(jù)點(diǎn)插入技術(shù)用數(shù)據(jù)點(diǎn)插入技術(shù)可以解決視覺(jué)錯(cuò)誤問(wèn)題，主要有兩種插入方法，即線性插入和曲線插入。

364.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的控制系統(tǒng)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的控制系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、人機(jī)控制等功能，用一個(gè)微處理器很難及時(shí)完成這些任務(wù)，因此現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)示波器出現(xiàn)多CPU系統(tǒng)。通常一個(gè)CPU為主CPU，具有相應(yīng)的存儲(chǔ)器(ROM、RAM)、輸入輸出接口(I/O)和外設(shè)(鍵盤(pán)、顯示器等)，執(zhí)行管理整個(gè)儀器的軟件；其余CPU為從CPU，在主CPU管理下完成一部分工作，如數(shù)據(jù)采集CPU、數(shù)據(jù)處理CPU、通信管理CPU等。375.主要性能指標(biāo)(1)最高采樣速率(2)存儲(chǔ)帶寬BW(a)重復(fù)帶寬(等效帶寬)(b)單次帶寬(有效存儲(chǔ)帶寬)N—每格的采樣點(diǎn)數(shù)；t/DIV—掃描速率fsmax—最高采樣速率；k—每周期采樣點(diǎn)數(shù)即單位時(shí)間內(nèi)采樣次數(shù)，也稱(chēng)數(shù)字化速率，用每秒完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來(lái)衡量。實(shí)時(shí)采樣速率38(3)分辨率分辨率指示波器能分辨的最小電壓增量，即量化的最小單元。

垂直分辨率：電壓分辨率，與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對(duì)應(yīng)，以每格的分級(jí)數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示；水平分辨率：時(shí)間分辨率，由采樣速率和存儲(chǔ)器容量決定，以屏幕每格含多少點(diǎn)或用百分?jǐn)?shù)表示。39(4)存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量即記錄長(zhǎng)度，由采樣存儲(chǔ)器的最大容量表示，數(shù)字存儲(chǔ)示波器常用2