電子測(cè)量技術(shù)課件課件

1、4.5失真度的測(cè)量4.5.1 非線性失真的定義（如果負(fù)載與信號(hào)頻率無關(guān)，例如純電阻電路）（實(shí)際應(yīng)用中，只取到三到五次諧波就行）信號(hào)的非線性失真通常用非線性失真系數(shù)來表示，也就是失真度。1242322UUUU基波電壓的有效值全部諧波電壓的有效值基波功率全部諧波分量的功率失真度常用的失真度測(cè)量?jī)x都 來計(jì)算，測(cè)量器便于制作，并能滿足一定的要求，否則需要兩套選擇性網(wǎng)絡(luò)，分別測(cè)出基波分量的有效值以及諧波分量總的有效值。24232221242322UUUUUUU值被測(cè)信號(hào)總的電壓有效諧波電壓總的有效值失真度4.5.2失真度測(cè)量?jī)x的基本原理失真度的測(cè)量有三種方法：1基波抑制法 2交互調(diào)制法3白噪聲法 242

2、32221242322UUUUUUU被測(cè)電壓總的有效值諧波電壓總的有效值失真度開關(guān)1開關(guān)2，基波抑制網(wǎng)絡(luò)濾除基波這樣失真度就近似等于 電壓表兩次測(cè)量的比值4.5.3 有緣陷波電路 有源濾波電路是一種特殊的有源濾波器，它僅僅在某一個(gè)頻率上有陷波點(diǎn)。三種濾波電路： 雙T形無源陷波器， 雙T形有源陷波器， 由RC文氏電橋組成的陷波器。0.707橫坐標(biāo)：頻率與陷波頻率的比值縱坐標(biāo)：輸出電壓與輸入電壓的比值陷波頻率f0為輸出電壓為0的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。F1:下限截至頻率fh:上限截至頻率107 . 00fffBWfQh品質(zhì)因數(shù)BW0.7為3dB帶寬，即輸出電壓幅度與輸入電壓幅度之比為0.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻

3、帶寬度。這種無源濾波器最大的品質(zhì)因數(shù)只有1/4，顯然它的選擇性不夠。2.雙T型有源陷波器在衰減極點(diǎn)處諧振，諧振頻率為:00021CRf雙T型有源濾波器電路原理圖參數(shù)：R0=R2=R3，CO=C1=C2，R4=R/2，C3=2C1如果偏離以上條件，就不能獲得最大衰減量。放大器A2的部分輸出信號(hào)通過放大器A3反饋到電橋的縱臂。由于這種正反饋的作用，使頻帶變窄，提高Q值，選擇性提高。正正反反饋饋滑動(dòng)變阻器圖。這里正反饋的反饋量由RA和RB的分壓值確定。反饋系數(shù) :BAARRRFFQ141品質(zhì)因數(shù)（0F1）這樣我們就可以調(diào)節(jié) 滑動(dòng)變阻器來改變RA、RB的值，進(jìn)而改變反饋系數(shù)F的值，最終改變Q的值。在確

4、定Q值后，如果不在需要調(diào)整，去掉滑動(dòng)變阻器，改用固定電阻。3. 由RC文氏電橋組成的陷波器電橋的元件參數(shù)關(guān)系： R1=2R2，C1=C2=C，R3=R4=R。電橋的抑制頻率:RCf210對(duì)于任意頻率信號(hào)，因?yàn)镽1=2R2 ，根據(jù)電阻的分壓作用，所以u(píng)AD=ui/3。當(dāng)頻率為f0時(shí)，uBD=ui/3，這樣AB兩端電壓就得0，此時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為0.當(dāng)輸入信號(hào)頻率偏離f0時(shí)，電橋就會(huì)失去平衡，輸出端將有電壓輸出。文氏電橋有源陷波器電路原理圖A3輸出的部分電壓反饋至A2的同向端，并經(jīng)A2輸出到電橋橋臂。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可調(diào)節(jié)反饋量，進(jìn)而改變品質(zhì)因數(shù)Q的值，從而達(dá)到更好的選頻作用。如果衰減特性已

5、經(jīng)調(diào)準(zhǔn)，Q值已經(jīng)選定，可將滑動(dòng)變阻器換成固定電阻。運(yùn)放A3的反饋回路中加入的電阻R8是為了抵消輸入電流，以減小直流飄移。C3的作用抑制尖峰脈沖。運(yùn)算放大器A2、A3都是電壓跟隨其形式，具有緩沖及隔離作用。由于電壓跟隨器具有高輸入阻抗，低輸出阻抗的特點(diǎn)，因此運(yùn)放的接入不會(huì)影響選頻電路的諧振頻率。4.5.4失真度測(cè)量?jī)x舉例圖 4.5.7失真度測(cè)量?jī)x的原理框圖儀器測(cè)量原理依然是用來代替一個(gè)典型的失真度測(cè)量?jī)x，其被測(cè)信號(hào)的電壓、失真度、頻率全部由發(fā)光二極管LED自動(dòng)顯示，采用真有效值檢波，并在失真度測(cè)量方式中實(shí)現(xiàn)中實(shí)現(xiàn)了寬范圍校準(zhǔn)。舉例：為了特別是在0.1%以下的低失真信號(hào)時(shí)，使用儀器內(nèi)的清0功能對(duì)信

6、噪比進(jìn)行均平方根運(yùn)算；如果不使用清零功能，則按照以下公式計(jì)算： 22 （ 為濾除諧波之后，將輸入信號(hào)去掉，然后用短路器將輸入端短路，去掉輸入信號(hào)時(shí)所顯示的數(shù)值）為了提高測(cè)量精度，隨時(shí)用相位調(diào)節(jié)和平衡調(diào)節(jié)來完成，設(shè)置了自動(dòng)清0功能，目的是為了使用戶在測(cè)量低失真、超低失真時(shí)，自動(dòng)對(duì)信噪比進(jìn)行均方根運(yùn)算，以減少人工計(jì)算的麻煩。2 失真度測(cè)量的誤差分析 失真度測(cè)量?jī)x用來代替。 基波分量無法完全濾除，對(duì)二次以上諧波做不到一點(diǎn)也不衰減，同時(shí)還會(huì)加入一些雜散干擾信號(hào)。 失真測(cè)量系統(tǒng)本身存在的固有失真。 電壓表讀出的失真度應(yīng)扣除儀器本身的失真度，同時(shí)用正確使用外接濾波器。 需使用有效值電壓。 陷波濾波器也是一

7、個(gè)誤差源，通常對(duì)基波的衰減應(yīng)該大于100dB，對(duì)二次諧波的衰減應(yīng)該小于1dB，對(duì)更高次諧波的衰減應(yīng)該更小。如果達(dá)不到衰減要求就會(huì)造成測(cè)量誤差。4.6 功率的測(cè)量4.6.1音頻與較高頻信號(hào)功率的測(cè)量吸收型功率表只能測(cè)量低于500MHZ的信號(hào)。它由一個(gè)電阻和一個(gè)電壓表組成，原理：RUP2被測(cè)信號(hào)把電阻加熱，使其溫度上升，前后產(chǎn)生的溫度差即為電阻器所產(chǎn)生熱度的度量。知道液體的體積，比熱容，和液槽的特性便可以計(jì)算出功率。特點(diǎn)：需要知道液槽材料的準(zhǔn)確質(zhì)量和比熱容，而且做到完全隔熱十分困難。為此我們引入了替代式功率表。原理：左右兩側(cè)分別工作一次，達(dá)到相同的平衡溫度。兩次工作狀況相同，所以不用考慮絕緣隔熱情

8、況。比較流動(dòng)式量熱計(jì)功率表原理：只有輸入負(fù)載與比較負(fù)載的沒有溫度差時(shí)，此時(shí)電橋才會(huì)達(dá)到平衡，比較負(fù)載中的功率必定與輸入負(fù)載中的功率相等。原理：功率被此處的熱敏電阻器吸收，產(chǎn)生熱量的變化可以用電橋電路所測(cè)量。最典型的一種吸收型功率表是測(cè)熱計(jì)電橋原理：熱敏電阻1，2，一個(gè)與高頻電阻耦合，一個(gè)與測(cè)量?jī)x器內(nèi)部直流電阻耦合。高頻電阻加熱，會(huì)使電橋失去平衡，經(jīng)過放大器對(duì)直流電阻R2進(jìn)行加熱，直到兩個(gè)熱敏電阻的溫度相等時(shí)，電橋才會(huì)再次達(dá)到平衡。直流電阻的功率與高頻負(fù)載的功率相等。測(cè)熱式熱敏電阻功率表原理：熱電偶與一個(gè)電阻性元件接觸，使熱電偶加熱，由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電流使動(dòng)圈式表頭偏轉(zhuǎn)。另外整個(gè)裝置處于真空環(huán)境，可使熱電偶的溫度迅速上升，提高靈敏度。以上提供了兩種設(shè)計(jì)方