譚久剛 電子測量技術基礎

1、.電子丈量技術根底 電信職教 譚久剛：.；電子丈量技術根底電子丈量技術根底電子丈量的特點丈量頻率范圍寬丈量量程寬 丈量準確度高低相差懸殊丈量速度快可進展遙測易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化影響要素縱多，誤差處置復雜。丈量與計量的異同點1不同點：丈量與計量的含義不同丈量：經(jīng)過實驗方法對客觀事物獲得定量信息的過程計量：是利用技術和法制手段實現(xiàn)單位一致和量值準確可靠的丈量。2.聯(lián)絡：計量可看作丈量的特殊方式，計量又是丈量的根底和根據(jù)3.丈量是經(jīng)過實驗手段對客觀事物獲得定量信息的過程，也就是利用實驗手段把待丈量直接或間接地與另一個同類知量進展比較，從而得到待丈量值的過程。中心方法：比較 丈量過程中所運用

2、的器具和儀器就直接或間接地表達了知量。丈量結果的準確與否，與所采用的丈量方法、實踐操作和作為比較規(guī)范的知量的準確程度都有著親密的關系。因此，表達丈量過程中作為比較規(guī)范的知量的各類量具、儀器儀表，必需定期進展檢驗和校準，以保證丈量結果的準確性、可靠性和一致性，這個過程那么稱為計量。確保比較規(guī)范的載體符合要求計量可看作丈量的特殊方式，在計量過程中，以為所運用的量具和儀器是規(guī)范的，用它們來校準、檢定受檢量具和儀器設備，以衡量和保證運用受檢量具儀器進展丈量時所獲得丈量結果的可靠性。因此，計量又是丈量的根底和根據(jù)。電子丈量的內(nèi)容電能量丈量電信號特性丈量電路元件參數(shù)丈量電子設備的性能丈量四、電子丈量方法的

3、分類、按丈量過程分類：直接丈量、間接丈量、組合丈量、按丈量方式分類： 偏向式丈量法、零位式丈量法、微差式丈量法。按被丈量的性質(zhì)分類：時域丈量、頻域丈量、數(shù)據(jù)與丈量、隨機丈量。丈量儀器的性能目的精度精細度、正確度、準確度穩(wěn)定度輸入阻抗靈敏度線性度動態(tài)特性丈量儀器的根本功能變換功能傳輸功能顯示功能信號發(fā)生器原理振蕩器：是信號發(fā)生器的中心部分，由他產(chǎn)生不同的頻率，不同波形的信號。變換器：可以使電壓放大器、功率放大器、調(diào)制器和整形器，普通情況下，振蕩器輸出的信號都較弱，需求在該部分加以放大。輸出級：調(diào)理輸出信號的電平的輸出阻抗。指示器：用來監(jiān)視輸出信號。電源：提供信號發(fā)生器各部分的任務電壓。脈沖信號發(fā)

4、生器的分類通用脈沖發(fā)生器、快沿脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可編程發(fā)生器和特種脈沖發(fā)生器。九.正弦信號發(fā)生器的主要性能目的1.頻率范圍2.頻率準確度3.頻率穩(wěn)定度4.有溫度、電源、負載變化引起的頻率動搖5.非線性失真6.輸出阻抗7.輸出電平8.調(diào)制特性十示波器原理延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作延續(xù)反復周期的掃描，假設沒有Y通道的信號電壓，屏幕上只顯示出一條時間基線。在時域丈量中，在Y通道參與周期變化的信號電壓，那么可顯示信號波形。延續(xù)掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號波形。為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必需使掃描鋸齒波電壓周期

5、T與被測信號周期Ty堅持整數(shù)倍的關系，即T=nTy。由于掃描電壓是由示波器本身的時基電路產(chǎn)生，它與被測信號電壓是不相關的，為此普通采用被測信號(或與被測信號相關的信號)控制與觸發(fā)時基電路，使T=nTy ，這個過程稱為同步。利用這種同步方法可使掃描信號發(fā)生器在一定頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)保證T與Ty的整數(shù)倍關系，實現(xiàn)穩(wěn)定的顯示。被測波形與掃描電壓的同步問題在觀測脈沖波形時尤為突出。延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描觀測脈沖波形的比較。雙蹤和雙線示波器的區(qū)別雙蹤和雙線示波器各有優(yōu)缺陷：雙蹤示波器比普通示波器添加的部件不多，可以到達較高目的，價錢只添加15左右，如今消費的示波器幾乎都具有雙蹤功能。其缺陷是任務于交替方式時，

6、需兩次掃描才干顯示兩個波形，因此無法察看兩個快速的單次信號或短時間的非 周期信號。雙線示波器兩個通道是完全獨立的，可以彌補上述缺乏，并且兩個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以用不同的時基發(fā)生器，使儀器更為靈敏多用。但由于示波管性能的限制，雙線示波器的技術目的普通較低。十三計數(shù)式頻率計測頻原理十四計數(shù)式頻率計測頻誤差1量化誤差1誤差2閘門時間誤差(規(guī)范時間誤差)可見提高測頻準確度的途徑：提高晶振頻率的準確度和穩(wěn)定度擴展閘門時間T；或增大fx倍頻后再測 fx較低時，測周期，計算頻率計數(shù)式頻率計測周誤差見書147頁十五計數(shù)式頻率計測周原理十六檢波-放大/放大-檢波交流電壓表原理十七平均值及有效值電壓表丈量正弦信波、方波、

7、三角波202十八數(shù)據(jù)域丈量的含義及數(shù)字系統(tǒng)丈量的方法十九窮舉測試和隨機測試的含義及特點對一切的輸入信號，輸出信號的邏輯關系都正確，那么這個數(shù)字電路就是正確的；假設輸出的邏輯關系不正確，這個數(shù)字電路就是錯誤的。這種測試方法就是窮舉測試法二十.示波器的主要目的頻率呼應偏轉(zhuǎn)靈敏度掃描頻率輸入阻抗示波器的瞬態(tài)呼應掃描方式二十一、示波管的根本構造示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏三部分組成二十二、交流電壓表的表征交流電壓的表征：交流電壓除用詳細的函數(shù)關系式表達其大小隨時間的變化規(guī)律外，通常還可以用峰值、幅值、平均值、有效值等參數(shù)來表征。交流電壓丈量的根本方法：常規(guī)思緒：利用交流直流(ACDC)轉(zhuǎn)換電路將交

8、流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再接到直流電壓表上進展丈量。根據(jù)ACDC轉(zhuǎn)換器的類型，可分成檢波法和熱電轉(zhuǎn)換法。根據(jù)檢波特性的不同，檢波法又可分成平均值檢波、峰值檢波、有效值檢波等。峰值平均值有效值波形因數(shù)、波峰因數(shù)二十三、交流電壓丈量的根本方法是利用交流/直流轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓，然后接到直流電壓表上進展丈量。二十四、低頻交流電壓表的類型均值電壓表有效值電壓表二十五、高頻交流電壓表的類型峰值檢波器串聯(lián)峰值檢波器和雙峰值檢波器、并聯(lián)式檢波器、倍壓式峰值檢波器2.數(shù)字電壓表的A/D類型：比較式 積分式 復合式數(shù)字電壓表的優(yōu)缺陷：(1)準確度高。(2)數(shù)字顯示。(3)輸入阻抗高。(4)丈量速

9、度快，自動化程度高。(5)功能多樣。缺陷是交流丈量時的頻率范圍不夠?qū)挘胀ㄉ舷揞l率在1MHz以下。二十五、數(shù)字式電壓表的A/D類型 1.積分型 2.比較型二十六、數(shù)字電壓表的優(yōu)缺陷數(shù)字電壓表在直流和低頻 交流電壓丈量中具有速度快、準確度高、數(shù)字顯示、輸入阻抗等優(yōu)點。二十七、電阻抗的根本含義阻抗主要指電阻抗。是以電阻值為實部和電抗值為虛部的復數(shù)，端口電壓向量與電流向量的比值。包括電阻分量和電抗分量。二十八、Q表根本原理257二十九、數(shù)據(jù)域丈量的對象數(shù)據(jù)域丈量的對象是數(shù)字邏輯電路三十、數(shù)字信號的特點數(shù)字信號普通為多路數(shù)字信號按時序傳送數(shù)字信號的傳送方式有串行和并行數(shù)字信號具有非周期性數(shù)字信號頻率范

10、圍寬數(shù)字信號為脈沖信號三十一、數(shù)據(jù)域測試的主要方法窮舉測試和隨機測試三十二、數(shù)據(jù)域測試的主要工具邏輯分析儀三十三、簡單數(shù)據(jù)域測試的工具1. 根本邏輯部件的測試2邏輯筆的運用 三十三、邏輯分析儀的含義三十四、邏輯分析儀的觸發(fā)方式1組合觸發(fā) 2延遲觸發(fā)3限定觸發(fā)4序列觸發(fā)5計數(shù)觸發(fā)6“毛刺觸發(fā)三十五、邏輯分析儀的顯示方式1 定時式顯示方式 2形狀表顯示方式3圖解顯示方式4映像顯示方式三十六、信號發(fā)生器的根本目的 三十七、鎖相環(huán)根本構造三十八、高頻信號發(fā)生器調(diào)制類型三十九、鎖置信號發(fā)生器四十、調(diào)諧信號發(fā)生器四十一、數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器通用RC振蕩器 LC振蕩器 差頻式振蕩器、低頻振蕩器根本類型調(diào)諧

11、信號發(fā)生器：其振蕩器通常為LC振蕩器，根據(jù)反響方式，可分為變壓器、電感反響式電感三點式或哈特來式、電容反響式電容三點式或考畢茲式。鎖置信號發(fā)生器：在高性能的調(diào)諧式信號發(fā)生器中添加頻率計數(shù)器，并將信號源的振蕩頻率利用鎖相原理鎖定在頻率計數(shù)器的時基上，而頻率計數(shù)器又以高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器為基準，從而使所想信號發(fā)生器的輸出頻率的穩(wěn)定度和準確度大大提高，信號頻譜純度燈性能特性也得到了很大的改善。數(shù)字合成低頻信號發(fā)生器：RC文氏橋振蕩器以及積分器為根底的函數(shù)發(fā)生器。丈量電路系統(tǒng)頻率特性的方法：點頻法 掃頻法高頻信號發(fā)生器調(diào)制類型：調(diào)幅 調(diào)頻 脈沖調(diào)制鎖相環(huán)根本構造：基準晶振 鑒相器 壓控振蕩器 低通

12、濾波器脈沖信號發(fā)生器類型：通用脈沖發(fā)生器 快沿脈沖發(fā)生器 函數(shù)發(fā)生器 數(shù)字可編程脈沖信號發(fā)生器 特種脈沖發(fā)生器四十二、丈量電路系統(tǒng)頻率特性的方法四十三、高速示波器設計的關鍵四十四、示波器線性時基掃描方式延續(xù)掃描觸發(fā)掃描四十五、頻率時間丈量的根本方法模擬法直讀法：又稱利用無源網(wǎng)絡頻率特性測頻法，含電橋法調(diào)和振法。比較法：將被測頻率信號與知頻率信號相比較，經(jīng)過觀、聽比較結果，獲得被測信號的頻率。屬比較法的有：拍頻法、差頻法、示波法。計數(shù)法電容充放電式電子計數(shù)式：當前主流四十六、諧振法測頻種類 串聯(lián)諧振 并聯(lián)諧振四十六、電子計數(shù)法測頻和測周的誤差四十七、差頻式測頻的含義也稱外差法；待測頻率fx信號與

13、本振頻率f1信號加到非線性元件上進展混頻，輸出信號中除了原有的頻率fx、 f1分量外，還將有它們的諧波nfx、m f1 ，及其組合頻率nfxm f1 。當調(diào)理本振頻率f1時，能夠有一些n和m值使差頻為零。四十八、鑒相器的含義利用非線性器件把被測信號的相位差轉(zhuǎn)換成電壓或電流的增量，在電壓表或電流表表盤刻度上相位刻度，由電表指示可直讀被測信號的相位差的電路。四十九、示波器測頻方法概略1周期法 對于任何周期信號，可用前述的時間間隔的丈量方法，先測定其每個周期的時間T，再用下式求出頻率f ：f=1/T 李沙育圖形法測頻率 將示波器置X-Y任務方式，被測信號輸入Y軸，規(guī)范頻率信號輸入“X外接，漸漸改動規(guī)

14、范頻率，使這兩個信號頻率成整數(shù)倍時， : 五十、計量基準的含義與內(nèi)容：基準是指用當代最先進的科學技術和工藝程度，以最高的準確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、堅持和復現(xiàn)物理量計量單位的特殊量具或儀器安裝等。主基準、副基準和任務基準，也分別稱作一級、二級和三級基準各個根本知識的含義1.丈量的含義：經(jīng)過實驗方法對客觀事物獲得定量信息的過程2.計量的含義：是利用技術和法制手段實現(xiàn)單位一致和量值準確可靠的丈量。3.電子丈量的含義：是泛指以電子技術為根本手段的一種丈量技術。他是丈量學和電子學相互結合的產(chǎn)物。4.單位制的含義：有根本單位、輔助單位和導出單位構成的完好體系。5.計量基準的含義：用當代最新近的

15、科學技術和工藝程度，以最高的準確度和穩(wěn)定性經(jīng)建立起來的專門用以規(guī)定、堅持和復現(xiàn)物理量計量單位的特殊量。6.丈量誤差的含義：丈量儀器儀表的測得值與被丈量值之間的差別。7.系統(tǒng)誤差的含義：在多次等精度丈量同一量值時，絕對值得誤差與符號堅持不變，或當條件改動時誤差按某種規(guī)律變化。8.隨機誤差含義：對同一量值進展多次等精度丈量時，其絕對值和符號以不可預測的方式無規(guī)那么變化的誤差。9.極限誤差的含義：隨機誤差絕對值大于3個概率僅為0.003.即=3。9.允許誤差的含義丈量儀器在規(guī)定運用條件下能夠產(chǎn)生的最大誤差。10.信號發(fā)生器的含義：提供測試用電信號的安裝。11.頻率合成：把一個或少數(shù)幾個高穩(wěn)定度頻率源

16、經(jīng)過加、減、乘除及其組合運算，以產(chǎn)生在一定頻率范圍內(nèi)，按一定的頻率間隔的一系列離散頻率。相關頻率合成：用一個石英晶體產(chǎn)生基準頻率，然后經(jīng)過分頻，倍頻等，使參與混頻器的頻率之間是相關的。12.相關頻率合成：假設用一個石英晶體產(chǎn)生基準頻率。然后經(jīng)過分頻、倍頻等，使參與混頻器的頻率之間是相關的13.非相關頻率合成：假設用多個石英晶體產(chǎn)生基準頻率，那么產(chǎn)生混頻的兩個基準頻率之間是相互獨立的。14.等非等精度丈量的含義：在堅持丈量條件不變的情況下對同一被丈量進展的多次丈量過程稱作等精度丈量。假設在同一被丈量的多次反復丈量中，不是一切丈量條件都維持不變(比如，改動了丈量方法，或改換了丈量儀器，或改動了聯(lián)接方式，或丈量環(huán)境發(fā)生了變化，或前后不是一個操作者，或同一操作者按不同的過程進展操作，或操作過程中由于疲勞等緣由而影響了細心專致程度等)，這樣的丈量稱為非等精度丈量或不等精度丈量殘差等概念的含義：當進展有限次丈量時，各次測得值與算術平均值之差，定義為剩余誤差或殘差：15.數(shù)字電壓表丈量值誤差用4位數(shù)字電壓表2V檔和200V