電子感測技術(shù)第三章

2.數(shù)字電壓表(DVM)的測量范圍和分辨力19.99v0.001v00.01v0.01v9.999v09.99v9.99v

10v0.001v00.01v0.01v4.999v04.99v4.99v

5v000.1mv000.1mv001mv199.9mv199.9mv199mv

0.2v199.9mv00.01mv000.1mv00.1mv99.99mv099.9mv99.9mv

0.1v四位三位半三位量程3.交流電壓的量值及轉(zhuǎn)換關(guān)系：0U(t)UP+U0UP-UmUPPtUPP=(UP＋)-(UP-)=2Um統(tǒng)一性疊加性相對電平：11.25-11/1.25=0.83210103.1.2功率和射頻功率的測量1.交、直流功率的測量2.射頻功率的間接測量（1）.晶體檢波器的測量（2）.熱電轉(zhuǎn)換器的測量射頻源衰減器可變衰減器功分器(魔T)晶體檢波器鉍銻熱電偶UPU為直流電壓或交流有效值（3）大功率的測量熱轉(zhuǎn)電功率計直讀P0

小功率計擴展量程家用微波爐加熱功率射頻脈沖功率不均勻度測準τ3.1.3噪聲測量和抗干擾措施1.噪聲電壓有效值Un的測量(1)用寬帶平均值電壓表測量時的讀數(shù)為Uα（2）用寬帶示波器測量其峰峰值Upp

2．放大器噪聲系數(shù)NF的測量(1)定義噪聲儀放大器噪聲調(diào)節(jié)T2T1ENR（dB）Pni(T2)NF(dB)Pno(T2+Tn)平方率檢波指壓表Pni(T1)Pno(T1+Tn)室溫

PnAPTnRg=Ri

R0=RL(2)y系數(shù)和超標比ENR：(3)對數(shù)表示(4)功率倍增法（y＝2），儀表讀出ENR（dB）=NF（dB）系數(shù)超標比3.用失真度儀的“相對電平”測量放大器的信噪比S/N(dB)(1).連接好信號源、放大器和失真度儀輸入(2).使放大器輸入端短路，“輸入量程”應(yīng)減小到的噪聲電壓量程ndB,在此檔量程內(nèi)的噪聲電壓讀數(shù)NdB對應(yīng)比值（相對電平）

信號源放大器失真度儀U0=3VNS(dB)Sn＝10dB4.抗干擾措施模擬電路輸入級的噪聲是主要的（1）屏蔽技術(shù)（2）接地技術(shù)（4）與屏蔽接地相反的“浮置”（8）采用鎖相環(huán)路（PLL）（5）變壓器或光電的耦合隔離法（3）濾波技術(shù)（6）采用電橋平衡電路（7）通過整形、積分和門限等措施3.2射頻（RF）網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)測量和應(yīng)用3.2.1射頻簡介1.微波波長：2.傳輸線上阻抗：l容性感性低高I()U()高低容性感性034l12l14低（阻性)lξξξ傳輸線終端()ξZ123..行程空氣中(r＝μr＝1)電磁介質(zhì)中（r>1，μr>1)電介質(zhì)中(r>1，μr＝1)無限傳播傳輸線中介質(zhì)中波長線上阻抗處處變，四分之一高低換，半個波長又還原，不同介質(zhì)有區(qū)別。3.2.2單口網(wǎng)絡(luò)的反射參數(shù)1.反射系數(shù)單口網(wǎng)絡(luò)物體RF入射反、散射入射波出射波測試口abT2.模值回波損失電壓駐波比3.相位差：

電波行程相移常數(shù)RL=20lg|Γ|（dB）3.2.3雙口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)1.S參數(shù)測試口

T1

T2反射參數(shù)傳輸參數(shù)RF入射反射、透射雙口網(wǎng)絡(luò)物體反射，透射RF入射a1b1a2b2T1T2測試口插入損耗（衰減）2.模值輸入功率反射功率負載功率

3.2.4S參數(shù)的測量1．自動網(wǎng)絡(luò)分析儀（ANA）的組成和類型組成類型信號源測試裝置幅相檢測器矢量（ANA）掃頻源定向耦合器和混頻器比值計和相位計六端口(SPANA)點頻源六端口電路檢波器或功率計時域(TDANA)脈沖源延遲線段取樣示波器雙口網(wǎng)絡(luò)a2

b2a1

b1T1T2信號源測試裝置DUT幅相檢測器2．ANA的工作原理（HP8510B為例）3.2.5應(yīng)用舉例檢測（雷達、遙感、傳感器等）通信（中繼通信、衛(wèi)星通信、移動通信）能量（微波加熱、微波輸能、微波引擎等）。1．微波傳感器的檢測原理xa2

b2a1

b1信號源測試裝置幅相檢測器優(yōu)點：非接觸在線檢測和實時處理，耐高溫和高壓等缺點：有零漂，定標困難微波的三大應(yīng)用:2.透射式測量矢量電壓表定向耦合器微波源發(fā)射天線接收天線被測物流水線3.反射式測量原油流管微波源PrPi0100含水率％Pr/Pi3.3.1計數(shù)法測量fAfB倍頻器分頻器計數(shù)窄脈沖主門t=TA/aT=NtN計數(shù)器門控脈沖T=bTB門控寬脈沖

×a÷b

門控

量化誤差：寬控開關(guān)窄計數(shù)，越寬越窄高精度。

四塊電路三端口，二入一出經(jīng)主門絕對誤差：ΔN=±11、測量頻率fX

fXfC放大整形門控主門1/fXbTC

a=1

÷b分頻器fx=Nfc/b2、測量周期TX

fC倍頻器門控主門TcTx=NTc

a≥1

b=1TxTx放大整形器Tx=N/fC3、測量誤差和中界頻率4、測量同頻信號的時差和相位差fc門控Tc△t=NTc

a>1△t放大整形aTc=MTxaTca=1

b=1主門付門ΔtTX3.3.2示波器的時域測量1、測量正弦波參數(shù)Tx△t0t(x)U(y)2、測量脈沖波參數(shù)下沖量上沖量U00.9U0τrτfUt0△U0.5U0τ0.1U03.3.3信號失真與頻域測量放大器被測正弦波測試信號U1(f1)

抑制基波衰減器HPFmV表f1-60dB1、非線性(諧波)失真度γ的測量2、線性(頻率)失真度的測量(1)點頻法測量：信號源被測Ui(Φi)Uo(Φo)mV表示波器放大器Uo/Ui1Φo－ΦifLfHf0低頻寬帶(2)掃頻法測量：Y輸入等幅調(diào)頻波掃頻儀檢波RF輸出被測BPFX掃描波變幅調(diào)頻波fΔΦ＝Φo-ΦiΔff0Uo/Ui01高頻窄帶3.頻譜分析儀工作原理BPF中放中放VCO掃描波fI混頻AI諧波混頻器預(yù)選器RF衰減器0~－AdBfL

f1…

fn-xdBm本振末級檢波放大yx譜線fiLpi被測信號fI=mfL-fi本振固定3.4阻抗測量和半導(dǎo)體管的檢測3.4.1電阻、電感和電容的測量1、電阻RX的測量(1)、萬用表電阻檔測量(2)、惠斯頓電橋精測BR1R0R2RxGU0(3)伏安法相對誤差方法選擇測量值測量電路安培表外接法安培表內(nèi)接法AVRxIAVRxI修正值2、電容CX和電感LX的測量(1)、交流電橋法(較大值的電容、電感)U0Z1Z2ZnZx[例]：測電感的海式電橋R2R4CnRnRxU0Lx(2)、變換分離(數(shù)字化)法RxRfCx900+-URUxUoU(f)(3)、高頻諧振Q表法UOUiLx①②CRU(f)③④CX調(diào)諧時3.4.2半導(dǎo)體管的檢測1、用萬用表檢測

（1）好管：0.1～0.7VGe：0.1～0.5VSi：0.4～0.7V（2）壞管：正、反相同（3）管腳：用hFE插孔（4）模擬萬用表：表棒極性與數(shù)字萬用表相反用“Ω”檔測正、反向電阻NNP發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)基區(qū)cbe發(fā)射區(qū)becNPN型三極管ecb2、晶體管特性圖示儀測試01234放大0+-放大0012345中點UceoIb(μA)Ic(mA)△IbNPNPNPUce掃描波cbeNPNPNPUcexIcyIc垂直放大水平放大01234階梯波插座示波器3.5計算機測試技術(shù)3.5.1智能儀器和自動測試系統(tǒng)（ATS）2.頻響測試舉例1.硬件為主，軟件專用打印機計算機信號源頻率計電壓表其它智能儀器GPIB總線放大器被測UffHfLUU2UBW0f3.5.2虛擬儀器（VI）技術(shù)1.軟件為核心，硬件簡單化系統(tǒng)比較ATSVI相同點計算機測試技術(shù)不同點硬件為主，功能特定軟件為主，功能設(shè)定優(yōu)點高頻高速高精度多參數(shù)測試效率高，更新方便缺點功能有限體大價貴單參數(shù)測試成本高，定標麻煩被測電路I/O取樣A/D計算機被測信號放在外面盒插入機內(nèi)卡功能設(shè)定虛擬面板模擬數(shù)字數(shù)據(jù)采集器2