定曹楊 測(cè)試技術(shù)背誦部分1

1、1.數(shù)據(jù)采集與傳輸：1. 信號(hào)調(diào)理的內(nèi)容和目的？答：信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。內(nèi)容：(1)把傳感器輸出的微弱電壓或電流信號(hào)放大，以便于信噪分離、傳送或驅(qū)動(dòng)其他測(cè)量顯示電路；(2)多數(shù)傳感器的輸出是電阻、電感或電容等不便于直接記錄的電參量，需要用電橋電路等把這些電參量轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化；(3)抑制傳感器輸出信號(hào)中噪聲成分的濾波處理；其他內(nèi)容：如阻抗變換、屏蔽接地、調(diào)制與解調(diào)、信號(hào)線性化等。2. 信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的種類(lèi)？答：根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，使載波的幅值、頻率或相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的過(guò)程分別稱為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。調(diào)幅是將一個(gè)高頻簡(jiǎn)諧信號(hào)（載波）與測(cè)試

2、信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。在實(shí)際的調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)中一般不用乘法 器而采用二極管整流檢波器和相敏檢波器；調(diào)頻是利用信號(hào)電壓的幅值控制載波的頻率，調(diào)頻波是等幅波，但頻率偏移量與信號(hào)電壓成正比。調(diào)頻波的解調(diào)又稱為鑒頻，調(diào)制波的解調(diào)電路又叫鑒頻器。調(diào)相：載波的相位對(duì)其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)值成比例變化的調(diào)制方式，稱為相位調(diào)制，或稱調(diào)相。3. 信號(hào)濾波器的種類(lèi)？答：濾波器按其階次可分為一階濾波器、二階濾波器、三階濾波器等；根據(jù)濾波器的電路是數(shù)字的還是模擬的，可將濾波器分為數(shù)字濾波器和模擬濾波器兩類(lèi)；根據(jù)構(gòu)成濾波器的元件類(lèi)型，可分為RC、LC或晶體諧振濾波器；

3、根據(jù)構(gòu)成濾波器的電路性質(zhì)，可分為無(wú)源濾波器和有元濾波器；最常用的是根據(jù)濾波器的通頻帶可將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻類(lèi)型。4. 信號(hào)調(diào)理包括哪些電路單元？例舉3種傳感器、并為其選擇學(xué)過(guò)的合適調(diào)理電路答：放大、濾波、調(diào)制、轉(zhuǎn)換單元。方法電路的選擇：通用，測(cè)量，隔離調(diào)制：調(diào)頻，調(diào)幅，調(diào)相濾波的選擇：高通，帶通，低通轉(zhuǎn)換單元：將其他電量轉(zhuǎn)換為電壓5. 隔離放大器有何特征和特點(diǎn)，主要用在哪些場(chǎng)合？它分哪幾類(lèi)？答：隔離放大器是帶隔離的放大器，其輸入電路、輸出電路和電源之間沒(méi)有直接的電路耦合，信號(hào)的傳遞和電源的傳遞均通過(guò)變壓器耦合或光電耦合（多用變壓器耦合，因光電耦合線性度較差）實(shí)現(xiàn)。隔離放大器不僅具

4、有通用運(yùn)放的性能，而且輸入公共地與輸出公共地之間具有良好的絕緣性能。變壓器耦合隔離放大器有兩種結(jié)構(gòu)：一種為雙隔離式結(jié)構(gòu)，另一種為三隔離式結(jié)構(gòu)。光隔離放大器，最簡(jiǎn)單的光隔離放大器可用光電耦合器件組成。但是，光電耦合器的電流傳輸系數(shù)是非線性的，直接用來(lái)傳輸模擬量時(shí)，會(huì)造成非線性失真較大和精度差等問(wèn)題。6. 在一個(gè)采樣間隔t中，信號(hào)量化需要經(jīng)過(guò)那幾個(gè)基本狀態(tài)過(guò)程？答：幅值，波形失真（每個(gè)采樣間隔的信號(hào)被量化為一固定值，失去了信號(hào)的變化，無(wú)法恢復(fù)到原始的模擬信號(hào)的形狀），加窗（能量泄露），采樣（頻率混疊）7. A/D，D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有那些？答：分辨率：A/D對(duì)輸入模擬信號(hào)的分辨能力；DA轉(zhuǎn)

5、換器的分辨力可用輸入的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)來(lái)表示。位數(shù)越多，則分辨力也就越高。常用的有8位、10位、12位、16位等。12D/A轉(zhuǎn)換器的分辨力為1/212=0.024% 。轉(zhuǎn)換誤差：通常以輸出誤差的最大值形式給出，它表示A/D實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示；轉(zhuǎn)換精度定義為實(shí)際輸出與期望輸出之比。以全程的百分比或最大輸出電壓的百分比表示。理論上D/A轉(zhuǎn)換器的最大誤差為最低位的1/2，10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨力為1/1024，約為0.1%，它的精度為0.05%。如果10位D/A轉(zhuǎn)換器的滿程輸出為10V，則它的最大輸出誤差為10V*0.0005=5mV 。具有某

6、種分辨力的轉(zhuǎn)換器在量化過(guò)程中由于采用了四舍五入的方法，因此最大量化誤差應(yīng)為分辨力數(shù)值的一半。如上例8位轉(zhuǎn)換器最大量化誤差應(yīng)為40mV（80mV×O.5 = 40mV），全量程的相對(duì)誤差則為0.4（40mV10V×100）?？梢?jiàn)，AD轉(zhuǎn)換器數(shù)字轉(zhuǎn)換的精度由最大量化誤差決定。實(shí)際上，許多轉(zhuǎn)換器末位數(shù)字并不可靠，實(shí)際精度還要低一些。轉(zhuǎn)換時(shí)間(轉(zhuǎn)換速度)。轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間，即從發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)開(kāi)始，直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出為止所用的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換速度就越低。轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換原理有關(guān)，如逐位逼近式AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度要比雙積分式AD轉(zhuǎn)換器高許多。除此以外

7、，轉(zhuǎn)換速度還與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，一般位數(shù)少的（轉(zhuǎn)換精度差）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高。目前常用的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換位數(shù)有8位、10位、12位、14位、16位等，其轉(zhuǎn)換速度依轉(zhuǎn)換原理和轉(zhuǎn)換位數(shù)不同，一般在幾微秒至幾百毫秒之間。其他還有滿量程,非線性,相對(duì)精度 ,絕對(duì)精度,溫度系數(shù)(A/D: 1.分辨力與分辨率；2.量化誤差；3.轉(zhuǎn)換時(shí)間；4.轉(zhuǎn)換速率；5.其他參數(shù)：對(duì)電源電壓變化的抑制比，零點(diǎn)和增益溫度系數(shù)、輸入電壓D/A：1. 分辨率；2.標(biāo)稱滿量程；3.精度；4.響應(yīng)時(shí)間；5.溫度系數(shù))。8. 信號(hào)量化誤差與A/D，D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)的關(guān)系？答：量化誤差的大小取決于計(jì)算機(jī)采樣板的位數(shù)，其位數(shù)越高，量化增量越

8、小，量化誤差也越小。比如，若用8位采樣板，8位二進(jìn)制數(shù)為，則量化增量為所測(cè)信號(hào)最大幅值的，最大量化誤差為所測(cè)信號(hào)最大幅值的9. 什么是最高分析頻率？它和采樣定理有什么關(guān)系？答：最高分析頻率是采樣頻率的一半。10. A/D采樣為何要加抗混迭濾波器？其作用是什麼？答：用低通濾波器濾掉不必要的高頻成分以防止頻率混疊的產(chǎn)生，此時(shí)的低通濾波器也稱為抗混疊濾波器。11. 當(dāng)不滿足采樣定理時(shí)如何計(jì)算混迭頻率？答：為了使計(jì)算的頻率在范圍內(nèi)與原始信號(hào)的頻譜一樣，采樣頻率必須滿足采樣定理。但在實(shí)際中，可能很大，多數(shù)情況下人們并不需要分析到這么高的頻率，由于噪聲的干擾，使得不能確定，故通常首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波，低

9、通濾波器的上限頻率由分析的要求確定，采樣頻率由低通濾波器而定。由于不存在理想的低通濾波器，而實(shí)際計(jì)算中總是使用有限序列，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇的采樣頻率為：，式中低通濾波器的上限頻率。12. 采樣信號(hào)的頻譜為何一定會(huì)產(chǎn)生能量泄漏答：數(shù)字信號(hào)處理只能對(duì)有限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，因此需要取合理的采樣長(zhǎng)度 對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)唷＝財(cái)嗍窃跁r(shí)域?qū)⒃撔盘?hào)函數(shù)與一個(gè)窗函數(shù)相乘。相應(yīng)地，在頻域中則是兩函數(shù)的傅立葉變換相卷積。因?yàn)榇昂瘮?shù)的帶寬是有限的，所以卷積后將使原帶限頻譜擴(kuò)展開(kāi)來(lái)而占據(jù)無(wú)限帶寬，這種由于截?cái)喽斐傻淖V峰下降、頻譜擴(kuò)展的現(xiàn)象稱為頻譜泄露。當(dāng)截?cái)嗪蟮男盘?hào)再被采樣，由于有泄露就會(huì)造成頻譜混疊，因此泄露是影

10、響頻譜分析精度的重要原因之一。如上所述，截?cái)嗍潜厝坏?，頻譜泄露是不可避免的。13. 如何計(jì)算高速巡回采集的最小采樣間隔？答：如果在t /10時(shí)間內(nèi)A/DC可完成一次采集，則在t內(nèi)可巡回采集10個(gè)通道，而且保證均每一通道有相同的采樣頻率fs=1/ t，A/DC (最小)采樣間隔：t /10 ；A/DC 采樣頻率10 /t，每一通道（信號(hào)）采樣間隔：t；信號(hào)采樣頻率1 /t。14. 如何根據(jù)采樣通道數(shù)、采樣模式、最高分析頻率來(lái)選擇采集板？答：采樣通道數(shù)表明了采集卡所能采集的最多信號(hào)的路數(shù)，在選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際要測(cè)信號(hào)的路數(shù)考慮，以保證所有通道數(shù)滿足待測(cè)信號(hào)的要求。采樣模式的選擇要根據(jù)被測(cè)物理量變化的

11、快慢程度，對(duì)于快變信號(hào)，要選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間小的采樣模式，反之，則可以選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間大的采樣模式。最高分析頻率則要根據(jù)采樣定理來(lái)選擇，以防止信號(hào)發(fā)生混疊而產(chǎn)生失真。15. 減少能量泄漏方法答：1）增大截?cái)嚅L(zhǎng)度，即矩形窗口加寬，則窗譜主瓣將變窄，主瓣以外的頻率成分衰減較快，因而泄露誤差將減小。2）采用泄漏小的窗函數(shù)，進(jìn)行時(shí)域加窗處理。3）進(jìn)行整周期采集(此法只能用于周期信號(hào))16. 窗函數(shù)的作用是什麼？答：減少泄漏,抑制噪音,提高頻率分辨能力17. 什么FIR濾波器？其作用是什么？答：數(shù)字濾波器的功能是將一組輸入的數(shù)字信號(hào)通過(guò)一定的運(yùn)算后變換成一組具有（或接近）規(guī)定特性的數(shù)字信號(hào)輸出。數(shù)字濾波器按其單位

12、沖激響應(yīng)的長(zhǎng)度分成無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。不論哪種濾波器，其設(shè)計(jì)過(guò)程大致包括三個(gè)步驟：1、根據(jù)需求制定濾波器的技術(shù)指標(biāo)；2、用一個(gè)因果穩(wěn)定的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這個(gè)技術(shù)指標(biāo)；3、用一個(gè)有限精度的運(yùn)算去實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)18. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康拇穑涸跈C(jī)械量測(cè)試過(guò)程中，由傳感器檢測(cè)出的微弱信號(hào)經(jīng)中間轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)放大處理后，還必須經(jīng)有線或無(wú)線裝置傳輸?shù)叫盘?hào)分析處理中心進(jìn)行分析；或者用示波器或記錄儀顯示或記錄下來(lái)，以供測(cè)試人員直接觀察和分析，或日后供給后續(xù)處理儀器對(duì)所測(cè)量信號(hào)作進(jìn)一步的分析和處理。19. 如何準(zhǔn)備數(shù)據(jù)答：在數(shù)據(jù)傳輸之前要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，使其傳輸效率高

13、，結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)盡可能合理及緊湊，使得在組織、傳輸、存儲(chǔ)和使用時(shí)快捷方便。組織后得到數(shù)據(jù)信息包，數(shù)據(jù)包全面反映被測(cè)設(shè)備在某一特定的時(shí)間段內(nèi)的各種實(shí)時(shí)信號(hào)以及運(yùn)行、采集參數(shù)等。接收到數(shù)據(jù)包的網(wǎng)上任何客戶機(jī)在不需更多幫助的情況下就可進(jìn)行一般的處理和分析。20. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸追N主要方式答：電話線傳輸、工業(yè)級(jí)GPRS傳輸、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、專用網(wǎng)的傳輸、在互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸二、測(cè)試系統(tǒng)部分思考題第2節(jié)1. 測(cè)試方案的種類(lèi)答：測(cè)試方法可按多種原則分類(lèi)：1、按是否直接測(cè)定被測(cè)量的原則分類(lèi)：直接測(cè)量、間接測(cè)量。按照獲得測(cè)量參數(shù)結(jié)果的方法不同，通常可把測(cè)量方法分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量法是指被測(cè)量直接與測(cè)量單

14、位進(jìn)行比較，或者用預(yù)先標(biāo)定好的測(cè)量?jī)x器或測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，而不需要對(duì)所獲取數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算的測(cè)量方法。間接測(cè)量法是指被測(cè)量的數(shù)值不能直接有測(cè)試設(shè)備上獲得，而是通過(guò)所測(cè)量到數(shù)值同被測(cè)量間的某種函數(shù)關(guān)系經(jīng)運(yùn)算而獲得被測(cè)值的測(cè)量方法。2、按傳感器是否與被測(cè)物接觸分類(lèi)：接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量3.按被測(cè)量是否隨時(shí)間變化：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量2. 測(cè)試方案設(shè)計(jì)原則是什么？如何設(shè)計(jì)測(cè)試方案？答：1)測(cè)試目標(biāo)2)確定被測(cè)試參數(shù)3)確定傳感器類(lèi)型4)確定測(cè)試部位5)傳感器輸出分類(lèi)6)確定被控參數(shù)7)確定執(zhí)行單位8)確定被控部位9)選擇測(cè)控方案10)數(shù)據(jù)采集11)相關(guān)單元匹配12)示意方案框圖1.第3節(jié)1. 測(cè)試系統(tǒng)

15、有那些靜態(tài)特性參數(shù)？答：測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指被測(cè)信號(hào)為靜態(tài)信號(hào)（或變化極緩慢信號(hào)）時(shí)測(cè)試裝置的輸出與輸入之間的關(guān)系。靜態(tài)特性主要有線性度、靈敏度和回程誤差三項(xiàng)。1、線性度 測(cè)試系統(tǒng)的線性度就是定度曲線與理想直線的接近程度。作為性能指標(biāo)，它以定度曲線與擬合直線的最大偏差B（以輸出量單位計(jì)算）同標(biāo)稱范圍A的百分比。即2、靈敏度 在穩(wěn)態(tài)情況下，系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化量和輸入信號(hào)變化量之比稱為靈敏度S，表達(dá)式為3、回程誤差（滯后） 回程誤差表示測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)輸入量由小到大再由大到小變化時(shí)，對(duì)于同一輸入所得輸出量不一致的程度?；爻陶`差也稱為滯后或變差，是描述測(cè)試裝置的輸出與輸入變化方向有關(guān)的特性。4、其他表示

16、測(cè)試系統(tǒng)的指標(biāo) 精確度（表示測(cè)試裝置的測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的接近程度，反映測(cè)量的總誤差）漂移（測(cè)量裝置的測(cè)量特性隨時(shí)間的緩慢變化）信噪比（信號(hào)功率與噪聲功率之比，或信號(hào)電壓與噪聲電壓之比）測(cè)量范圍（測(cè)試系統(tǒng)能夠進(jìn)行正常測(cè)試的工作量值范圍）動(dòng)態(tài)范圍（系統(tǒng)不受各種噪聲影響而能獲得不失真輸出的測(cè)量上下限之比值，常用分貝來(lái)表示）2. 如何描述測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性？答：當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)所表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱為測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性好壞主要取決于測(cè)試系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)，而且與輸入信號(hào)有關(guān)。所以描述測(cè)試系統(tǒng)的特性實(shí)質(zhì)上就是建立輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)三者之間的關(guān)系。即把測(cè)試

17、系統(tǒng)這個(gè)物理系統(tǒng)抽象成數(shù)學(xué)模型，而不管其輸入輸出量的物理特性（即不管是機(jī)械量、電量或熱學(xué)量等），分析輸入信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)之間的關(guān)系。一、測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述方法當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)所表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱為測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。通過(guò)傅里葉變換建立其相應(yīng)的“頻率響應(yīng)函數(shù)”，以此來(lái)描述測(cè)試系統(tǒng)的特性。脈沖響應(yīng)函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)，傳遞函數(shù)，微分方程1、時(shí)域微分方程當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)被視為線性時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)，可用常系數(shù)線性微分方程式描述。若已知系統(tǒng)輸入，通過(guò)求解微分方程，就可求得系統(tǒng)的響應(yīng)，根據(jù)輸入輸出之間的傳輸關(guān)系就可確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。微分方程是一種基本的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際使用中，有許多不便。因此，在工程

18、領(lǐng)域中，常通過(guò)拉普拉斯變換（拉氏變換）或傅里葉變換建立相應(yīng)的傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)，從而更簡(jiǎn)便地描述系統(tǒng)或裝置的動(dòng)態(tài)特性。2、傳遞函數(shù)H（S）在初始條件為零的前提條件下，對(duì)微分方程式的兩邊作拉普拉斯變換，將輸出量和輸入量?jī)烧叩睦绽棺儞Q之比定義為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)3、頻率響應(yīng)函數(shù)H（）根據(jù)定常線性系統(tǒng)的頻率保持特性，若輸入為一正弦信號(hào),則穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出是與輸入同頻率的正弦信號(hào),但其幅值和相位角通常不等于輸入信號(hào)的幅值和相位角。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比和相位差都是輸入信號(hào)頻率的函數(shù)。定常線性系統(tǒng)在正弦信號(hào)的激勵(lì)下其穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比定義為該系統(tǒng)的幅頻特性，記為；穩(wěn)態(tài)輸出和輸入的相

19、位差定義為該系統(tǒng)的相頻特性，記為。二者統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。由于復(fù)雜信號(hào)可以分解成正弦信號(hào)的疊加，所以當(dāng)輸入為復(fù)雜信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性也是適用的。現(xiàn)將、構(gòu)成一個(gè)復(fù)數(shù)，即顯然，表示了系統(tǒng)的頻率特性，稱為頻率響應(yīng)函數(shù)。4、脈沖響應(yīng)函數(shù)若系統(tǒng)的輸入為單位脈沖函數(shù)，則。裝置輸出的拉氏變換為，然后將其進(jìn)行拉氏逆變換得稱為測(cè)試系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)或權(quán)函數(shù)。它是測(cè)試系統(tǒng)特性的時(shí)域描述形式。3. 測(cè)試系統(tǒng)的帶寬（計(jì)算）答：是指增益變化不超過(guò)某一規(guī)定分貝值的頻率范圍;幅頻響應(yīng)的高低兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的頻率差第4節(jié)1. 影響測(cè)試系統(tǒng)正常工作的干擾源有那些？答：所謂干擾，就是指影響測(cè)量結(jié)果或作用于控制系統(tǒng)的各種無(wú)用信

20、號(hào)。產(chǎn)生干擾信號(hào)的干擾源一般可分為外部干擾和內(nèi)部干擾兩種。一、干擾的來(lái)源干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾兩類(lèi)。使用環(huán)境中的電磁場(chǎng)、振動(dòng)、溫度、濕度等均構(gòu)成外部干擾源。測(cè)試系統(tǒng)的安裝固定要很好考慮，不合理的安裝固定和固定件的寄生振動(dòng)會(huì)給測(cè)試信號(hào)帶來(lái)各種干擾，嚴(yán)重地影響測(cè)量結(jié)果。另外，電源、信號(hào)線、接地等也會(huì)產(chǎn)生干擾，這些可歸為內(nèi)部干擾。（一）外部干擾外部干擾主要來(lái)自自然界的干擾以及各種電氣設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的干擾（又稱人為干擾）。1.自然干擾 各種自然現(xiàn)象，如閃電、雷擊、宇宙射線、環(huán)境（溫度、濕度等）變化均可產(chǎn)生自然干擾。這些干擾對(duì)測(cè)量?jī)x表及自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不良影響，特別是對(duì)通信、導(dǎo)航設(shè)備影響尤為

21、嚴(yán)重。2.人為干擾 人為干擾主要是指各種電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾。如大容量電氣設(shè)備起、?？赡芤痣娋W(wǎng)電壓波動(dòng)；開(kāi)關(guān)的通斷會(huì)引起電火花；霓虹燈、電焊、電車(chē)的運(yùn)行也會(huì)引起射頻干擾；在大功率輸電系統(tǒng)中，大電流輸電線周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，因此對(duì)安裝在輸電線附近的儀表及與之平行的信號(hào)線會(huì)產(chǎn)生干擾。（二）內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾主要是指測(cè)量電路內(nèi)部各種元器件的噪聲所引起的干擾。例如，電阻中隨機(jī)性的自由電子的熱運(yùn)動(dòng)引起的熱噪聲；半導(dǎo)體、電子管內(nèi)載流子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的散粒噪聲；開(kāi)關(guān)或兩種導(dǎo)體相接時(shí)，由于接觸不良會(huì)導(dǎo)致接觸面的電導(dǎo)率起伏，從而產(chǎn)生所謂的接觸噪聲；由于工藝設(shè)計(jì)、布線不合理等出現(xiàn)寄生參數(shù)、泄漏電

22、阻等耦合形成寄生反饋造成干擾。對(duì)于電子測(cè)量裝置的內(nèi)部干擾，可以通過(guò)裝置的正確設(shè)計(jì)及零部件的合理布局加以消除或削弱；對(duì)于來(lái)自外部的干擾可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施加以解決。1干擾的主要來(lái)源 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)工作環(huán)境的干擾源很多，各有特點(diǎn)。下面從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)： 1.1 從干擾的來(lái)源劃分 1.1.1 內(nèi)部干擾 指系統(tǒng)的內(nèi)部電子電路的各種干擾，如元器件的老化引起的參數(shù)變化，以及電阻的熱噪聲，晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件內(nèi)部分配噪聲和閃爍噪聲，放大電路正反饋引起的自激振蕩等。 1.1.2 外部干擾 指外界竄入系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾。如電動(dòng)機(jī)電刷引起的電火花，其它設(shè)備的脈沖開(kāi)關(guān)接觸所產(chǎn)生的電磁信號(hào)，自然界的雷

23、電、宇宙輻射的電磁波等。 1.2 按干擾的出現(xiàn)規(guī)律劃分 1.2.1 固定干擾 指系統(tǒng)附近固定的電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出的干擾。如鄰近的“強(qiáng)電”設(shè)備的啟停所引入的一個(gè)固定時(shí)刻的干擾。 1.2.2 半固定干擾 指某些偶然使用的電氣設(shè)備（如行車(chē)、電鉆等）引起的干擾，有可預(yù)測(cè)性。 1.2.3 隨機(jī)干擾 指偶發(fā)性干擾，如閃電、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的動(dòng)作等干擾，難以預(yù)測(cè)發(fā)生時(shí)刻。 1.3 從干擾產(chǎn)生和傳播的方式分類(lèi) 1.3.1 靜電干擾 指電場(chǎng)通過(guò)電容耦合的干擾，是由于元器件及導(dǎo)線之間的寄生電容所產(chǎn)生的。此外，也包括化纖、纖維之間的摩擦而使人體帶電，從而由人體對(duì)電子設(shè)備所產(chǎn)生的干擾。 1.3.2 磁場(chǎng)耦合干擾 磁場(chǎng)

24、耦合干擾是一種感應(yīng)干擾。是由于動(dòng)力線、變壓器、電動(dòng)機(jī)、繼電器、電風(fēng)扇等產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過(guò)傳輸線或閉合導(dǎo)線形成的回路，而在傳輸線上或閉合導(dǎo)線上感應(yīng)出的交流干擾電壓。 1.3.3 電磁輻射干擾 由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置及電火花產(chǎn)生的高頻電磁波向周?chē)臻g輻射產(chǎn)生的干擾。 1.3.4 電導(dǎo)通路耦合干擾 指電導(dǎo)通路由于接地電位的不同而在各單元回路之間的公共阻抗上產(chǎn)生的干擾。因?yàn)槭嵌嘟拥攸c(diǎn)，會(huì)在接地環(huán)路上形成環(huán)行電流，這種環(huán)行電流通過(guò)接地環(huán)路阻抗把瞬態(tài)噪聲干擾耦合到下一級(jí)電路。 1.3.5 漏電耦合干擾 是由于儀器內(nèi)部的電路絕緣不良，而出現(xiàn)的漏電流引起的電阻耦合產(chǎn)生的干擾；也可能是由高輸入阻抗器件組

25、成的系統(tǒng)，因其阻抗與電路板絕緣電阻可以相比擬，通過(guò)電路板產(chǎn)生漏電流而形成的干擾。 1.4 從干擾輸入信號(hào)的關(guān)系劃分 1.4.1 串模（差模）干擾 串模干擾是指干擾信號(hào)與被測(cè)信號(hào)串聯(lián)在一起，它成為被測(cè)信號(hào)的一部分，被送到放大器進(jìn)行放大，影響很大。產(chǎn)生的原因：外部高壓供電線交變電磁場(chǎng)通過(guò)寄生電容耦合進(jìn)傳感器一端；電源交變電磁場(chǎng)對(duì)傳感器一端的漏電流耦合。 1.4.2 共模干擾 共模干擾指在信號(hào)地和儀器地（大地）之間的干擾。產(chǎn)生的原因：（1）在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)附近有大功率的電器設(shè)備，電磁場(chǎng)以電感或電容形式耦合到傳感器和傳輸導(dǎo)線中；（2）電源絕緣不良而引起的漏電或三相動(dòng)力電網(wǎng)負(fù)載不平衡致使零線有較大的電流時(shí)

26、，存在著較大的地電流和地電位差。如果系統(tǒng)有兩個(gè)以上的接地點(diǎn)，則地電位差就會(huì)造成共模干擾；（3）電氣設(shè)備的絕緣性能不良時(shí)，動(dòng)力電源會(huì)通過(guò)漏電阻耦合到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)回路，形成干擾；（4）在交流供電的儀器中，交流電會(huì)通過(guò)原、副邊繞組間的寄生電容、整流濾波電路、信號(hào)電路與地之間的寄生電容到地構(gòu)成回路，形成干擾。 1.5 軟件方面的干擾源 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）不正確的算法產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，最主要的原因是由于計(jì)算機(jī)處理器中的程序指數(shù)運(yùn)算是近似計(jì)算，產(chǎn)生的結(jié)果有時(shí)有較大的誤差，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作；（2）由于計(jì)算機(jī)的精度不高，而加減法運(yùn)算時(shí)要對(duì)階，大數(shù)“吃掉”了小數(shù) ，產(chǎn)生了誤差積累，導(dǎo)致下溢的出現(xiàn)，

27、也是噪聲的來(lái)源之一；（3）由于計(jì)算機(jī)處理器是高速數(shù)字器件，所長(zhǎng)它的運(yùn)算器、控制器及控制寄存器易受電磁干擾。以上硬件受到干擾引起的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的諸如：程序計(jì)數(shù)器PC值變化、數(shù)據(jù)采集誤差增大、控制狀態(tài)失靈、RAM數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化以及系統(tǒng)出現(xiàn)“死鎖”等現(xiàn)象。2. 什么是信噪比和共模抑制比？答：信號(hào)功率與噪聲功率之比，或信號(hào)電壓與噪聲電壓之比，稱為信噪比，單位為分貝，即。信噪比是測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)重要特性參數(shù)，優(yōu)化測(cè)試裝置本身特性，重要的一點(diǎn)就是必須注意提高系統(tǒng)的信噪比。共模抑制比3. 例舉日常生活中的噪聲耦合現(xiàn)象答：唱歌時(shí)麥克風(fēng)尖叫4. 干擾抑制有那些方法？答：（一）屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)是抑制電、磁場(chǎng)干擾的

28、重要措施。正確的屏蔽可抑制干擾源（如電源變壓器、線圈等干擾源），或阻截干擾進(jìn)入儀表內(nèi)部。根據(jù)干擾源的形式可采用不同的屏蔽措施。1、靜電屏蔽，2、電磁屏蔽，3、磁屏蔽，4、驅(qū)動(dòng)屏蔽（二）隔離技術(shù)隔離是抑制干擾的有效手段之一，儀器中的隔離可分為空間隔離和器件隔離。空間隔離的實(shí)現(xiàn)手段有：1）包裹干擾源2）功能電路合理布局3）信號(hào)之間的隔離。器件隔離一般有隔離放大器，信號(hào)隔離變壓器和光電隔離器。（三）接地技術(shù)在抗干擾措施中接地是與屏蔽緊密相關(guān)的，無(wú)論是電纜屏蔽還是屏蔽罩都必須有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)，才能有效地抑制干擾。如果接地點(diǎn)選擇不當(dāng)，不但不能抑制干擾，反而會(huì)引起干擾，而使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。可見(jiàn)接地技術(shù)

29、不容忽視。一點(diǎn)接地準(zhǔn)則 如果一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)分別設(shè)有信號(hào)地線（信號(hào)公共基準(zhǔn)零電位），又有交流電源地線和安全保護(hù)地線時(shí)，則需將三種地線連在一起，再通過(guò)一點(diǎn)接地。這就是一點(diǎn)接地的準(zhǔn)則，其接線原理見(jiàn)圖 6-13。圖 6-14 接地測(cè)量系統(tǒng)a）兩點(diǎn)接地 b）信號(hào)源與地隔離的一點(diǎn)接地如果一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在兩個(gè)不同點(diǎn)接地，因兩接地點(diǎn)不易獲得同一地電位，故對(duì)兩點(diǎn)（多點(diǎn)）接地電路造成干擾。這時(shí)地電位差就成為測(cè)量系統(tǒng)的共模干擾源，見(jiàn)圖 6-14a。在信號(hào)源處有一接地點(diǎn)，在測(cè)量放大器處又有一個(gè)接地點(diǎn)，這兩個(gè)接地點(diǎn)的地電位差就是引入共模干擾的主要來(lái)源。圖中 Un是兩點(diǎn)接地之間的電位差，Rn為地電阻；Ri為放大器的輸入阻抗；

30、R1、R2為信號(hào)線的等效電阻；Rs、Us為信號(hào)源內(nèi)阻和信號(hào)源電壓。(四)濾波技術(shù)共模干擾并不是直接干擾電路，而是通過(guò)輸入信號(hào)回路的不平衡轉(zhuǎn)成串模干擾來(lái)影響電路的，而抑制串模干擾最常用的方法是濾波。5. 測(cè)試系統(tǒng)為何要一點(diǎn)接地？答：因?yàn)榈鼐€是測(cè)試系統(tǒng)中各個(gè)測(cè)試裝置公共的零電平參考點(diǎn).理論上,地線所有位置的電平均應(yīng)該相同.由于所有的導(dǎo)線都具有一定的阻抗,若各個(gè)測(cè)試裝置在地線的不同位置接地，在地電流作用下，各個(gè)測(cè)試裝置的接地點(diǎn)的電位可能會(huì)不等。各個(gè)測(cè)試裝置在地線的不同位置接地，也可能會(huì)產(chǎn)生環(huán)路電流并與其它電路產(chǎn)生藕合。另外地線是所有信號(hào)電流都要流經(jīng)的公共點(diǎn)，這可能引起公共地電阻的藕合干擾。所以為了減

31、少測(cè)試誤差,就要求一點(diǎn)接地.第5節(jié)1. 調(diào)試的一般過(guò)程？答：1、各環(huán)節(jié)的單獨(dú)調(diào)試接地檢查，單個(gè)儀器的檢測(cè)，短路檢查，輸出檢查；2、連接編號(hào)，對(duì)傳感器、電纜和通道進(jìn)行編號(hào)。極性，有些電纜是有極性的，要按極性連接，特別是屏蔽線。斷電連接；3、統(tǒng)調(diào)系統(tǒng)檢測(cè)，用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的線性、滿度、靈敏度、精度零漂、溫漂等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。校準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)量對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的輸出進(jìn)行檢查，并對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的精度進(jìn)行校準(zhǔn)和標(biāo)定。實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)4、故障排除（排除法、隔離法）2. 調(diào)試中首要注意什么？為什么？答：接地檢查。接地好壞不僅直接影響到測(cè)試精度，而且關(guān)系到儀器設(shè)備的安全。接地是抗干擾的有效措施，但不良的接地或不合適的接地地點(diǎn)，會(huì)在測(cè)試中產(chǎn)生較大的電氣干擾，同樣會(huì)使測(cè)試受到嚴(yán)重的影響，甚至導(dǎo)致整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)無(wú)法正常工作，對(duì)于大型設(shè)備和結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)測(cè)量，更應(yīng)引起重視。3. 排除故障方法答：當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)工作不正常時(shí)，要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)故障排除，然后方可進(jìn)行測(cè)試。檢查故障的方法有隔離法和排除法兩種。（1）排除法。首先按下述方法對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行逐級(jí)檢測(cè)，以確定故障發(fā)生的范圍：A、系統(tǒng)檢測(cè)。用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的線性、滿度、靈敏度、精度、零漂、溫漂等指標(biāo)逐一進(jìn)行檢測(cè)和記錄，以便準(zhǔn)確了解測(cè)試系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為測(cè)試誤