電子測(cè)量技術(shù)課程論文

1、電子測(cè)量技術(shù)課程論文題目：信號(hào)發(fā)生器與測(cè)量技術(shù)摘要：本文介紹了信號(hào)發(fā)生器在電子測(cè)量方面的用途，簡(jiǎn)要的分析了信號(hào)發(fā)生器的分類、基本構(gòu)成、技術(shù)性能指標(biāo)以及信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)，以及信號(hào)發(fā)生器在電子測(cè)量的方法。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源，它能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的正弦信號(hào)、AM/FM等調(diào)制信號(hào)以及方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號(hào)等，其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制度等參數(shù)均可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的種類、型號(hào)繁多，則根據(jù)在不同情況下信號(hào)發(fā)生器的選擇。關(guān)鍵詞：信號(hào)發(fā)生器分類用途發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)指標(biāo)1.引言信號(hào)發(fā)生器即信號(hào)源，它負(fù)責(zé)提供電子測(cè)量所需的各種電信號(hào)，是最基本、應(yīng)用最廣泛的電子測(cè)量?jī)x器之一

2、。按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)（波形）信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器等四大類。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。在研制、生產(chǎn)、使用、測(cè)試和維修各種電子元器件、部件以及整機(jī)設(shè)備時(shí)，都需要有信號(hào)源，由它產(chǎn)生不同頻率、不同波形的電壓、電流信號(hào)并加入到被測(cè)器件、設(shè)備上，用其他測(cè)量?jī)x器觀察、測(cè)量被測(cè)者的輸出響應(yīng)，以分析和確定它們的性能參數(shù)。這種提供測(cè)試用電信號(hào)的裝置統(tǒng)稱為信號(hào)發(fā)生器，用在電子測(cè)量領(lǐng)域，也稱為測(cè)試信號(hào)發(fā)生器。和示波器、電壓表、

3、頻率計(jì)等儀器一樣，信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器。信號(hào)發(fā)生器在其他領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，例如機(jī)械部門的超聲波探傷，醫(yī)療部門的超聲波診斷、頻譜治療儀等。2.信號(hào)發(fā)生器2.1 信號(hào)發(fā)生器的用途1 .激勵(lì)源：作為電氣設(shè)備的激勵(lì)信號(hào)。例如，激勵(lì)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音、測(cè)試放大器的基本參數(shù)、激勵(lì)超聲波探頭等等。2 .信號(hào)仿真：信號(hào)仿真是當(dāng)要研究一個(gè)電氣設(shè)備在某種實(shí)際環(huán)境下所受影響時(shí)，需要施加具有與實(shí)際環(huán)境相同特性的信號(hào)。例如，研究高頻干擾信號(hào)，就需要對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行仿真；研究通信系統(tǒng)的性能；信道仿真；系統(tǒng)模型的辨識(shí)等等。3 .校準(zhǔn)源：校準(zhǔn)源用于對(duì)一般信號(hào)源進(jìn)行校準(zhǔn)（或比對(duì)），有時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)源。

4、2.2 信號(hào)發(fā)生器的分類信號(hào)發(fā)生器用途廣泛、種類繁多，它分為通用信號(hào)發(fā)生器和專用信號(hào)發(fā)生器兩大類。專用儀器是為某種特殊專用目的而設(shè)計(jì)制作的，能夠提供特殊的測(cè)量信號(hào)，如調(diào)頻立體聲信號(hào)發(fā)生器、電視信號(hào)發(fā)生器等。通用信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用面廣，靈活性好，可以分為以下幾類：1 .按輸出波形分類：按輸出信號(hào)波形的不同，主要有正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦波信號(hào)發(fā)生器。非正弦波信號(hào)發(fā)生器又包括：函數(shù)（波形）信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器和噪聲信號(hào)發(fā)生器等。2 .按頻率范圍分：可以按照不同頻率分為低頻、高頻等信號(hào)發(fā)生器。3 .按性能指標(biāo)分：按信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)，可分為一般信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。4 .其他分類：按照使用范

5、圍，可分為通用和專用信號(hào)發(fā)生器；按照調(diào)節(jié)方式，可分為普通信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器和程控信號(hào)發(fā)生器；按照頻率產(chǎn)生方法，可分為諧振信號(hào)發(fā)生器、鎖相信號(hào)發(fā)生器及合成信號(hào)發(fā)生器等。2.3 信號(hào)發(fā)生器的基本構(gòu)成1） .振蕩器：振蕩器是信號(hào)發(fā)生器的核心部分，由它產(chǎn)生各種不同頻率的信號(hào)，通常是正弦波振蕩器或自激脈沖發(fā)生器。它決定了信號(hào)發(fā)生器的一些重要工作特性，如工作頻率范圍、頻率的穩(wěn)定度等。2） .變換器：變換器可以是電壓放大器、功率放大器或調(diào)制器、脈沖形成器等，它將振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大或變換，進(jìn)一步提高信號(hào)的電平并給出所要求的波形。3） .輸出電路：輸出電路為被測(cè)設(shè)備提供所要求的輸出信號(hào)電平或信號(hào)功

6、率，包括調(diào)整信號(hào)輸出電平和輸出阻抗的裝置，如衰減器、匹配用阻抗變換器、射極跟隨器等電路。2.4 信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)（1） .頻率特性：1）有效頻率范圍：各項(xiàng)指標(biāo)均能得到保證時(shí)的輸出頻率范圍稱為信號(hào)發(fā)生器的有效頻率范圍。2）頻率準(zhǔn)確度：頻率準(zhǔn)確度是指輸出信號(hào)頻率的實(shí)際值f與其標(biāo)稱值f0的相對(duì)偏差。3）頻率穩(wěn)定度：頻率短期穩(wěn)定度定義為信號(hào)發(fā)生器經(jīng)規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，頻率在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的最大變化。4）頻譜純度：對(duì)于正弦信號(hào)發(fā)生器，頻譜純度也是其重要指標(biāo)之一。（2） .輸出特性：1）輸出電平：輸出電平包括輸出電平范圍和輸出電平準(zhǔn)確度。2）輸出電平的頻率響應(yīng)：輸出電平的頻率響應(yīng)是指在有效頻率范圍內(nèi)調(diào)

7、節(jié)頻率時(shí)，輸出電平的變化情況，也就是輸出電平的平坦度。3）輸出阻抗：輸出阻抗的高低隨信號(hào)發(fā)生器類型而異。4）輸出波形：輸出波形是指信號(hào)發(fā)生器所能輸出信號(hào)的波形。（3） .調(diào)制特性：許多信號(hào)源還包含調(diào)制功能。如高頻信號(hào)發(fā)生器，一般還具有輸出一種或多種調(diào)制信號(hào)的能力，通常為調(diào)幅和調(diào)頻信號(hào)，有些還帶有調(diào)相、脈沖調(diào)制、數(shù)字調(diào)制等功能。調(diào)制特性包括調(diào)制的種類、頻率、調(diào)幅系數(shù)或最大頻偏以及調(diào)制線性等。2.5.3 低頻信號(hào)發(fā)生器.低頻信號(hào)發(fā)生器的組成：低頻信號(hào)發(fā)生器組成主要包括主振器、緩沖放大器、電平調(diào)節(jié)器、功率放大器、輸出衰減器、阻抗變換器和輸出指示器等部分。）主振器：主振器是低頻信號(hào)發(fā)生器的核心部分，產(chǎn)

8、生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，它決定了信號(hào)發(fā)生器的有效頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。低頻信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生振蕩信號(hào)的方法有多種，現(xiàn)代低頻信號(hào)發(fā)生器中，主振器常采用RC文氏電橋振蕩電路。）緩沖放大器：緩沖放大器兼有緩沖和電壓放大的作用。緩沖是為了將后級(jí)電路與主振器隔離，防止后級(jí)電路、負(fù)載等的變化對(duì)主振器的影響，保證主振頻率穩(wěn)定，一般采用射極跟隨器或運(yùn)放組成的電壓跟隨器。）功率放大器：功率放大器用來(lái)對(duì)電平調(diào)節(jié)器送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，使之達(dá)到額定的功率輸出，驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載。通常采用電壓跟隨器或BTL電路等。）輸出衰減器：輸出不同電壓。）阻抗變換器：阻抗變換器用于匹配不同阻抗的負(fù)載，以便在負(fù)載上獲得最大輸出功率。

9、）輸出指示：輸出指示用來(lái)指示輸出端輸出電壓的幅度，或?qū)ν獠啃盘?hào)電壓進(jìn)行測(cè)量，可能是指針式電壓表、數(shù)碼LED或LCD2.低頻信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)：通常，低頻信號(hào)發(fā)生器的主要工作特性如下：頻率范圍：一般為20Hz1MHz,連續(xù)可調(diào)；頻率準(zhǔn)確度：±（13）%;頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于0.1%;輸出電壓：010V連續(xù)可調(diào)；輸出功率：0.55W連續(xù)可調(diào)；非線性失真范圍：0.1%1%輸出阻抗：50Q、75Q、600Q、5kQ;輸出形式：平衡輸出與不平衡輸出。2.5.2高頻信號(hào)發(fā)生器高頻信號(hào)發(fā)生器的組成：高頻信號(hào)發(fā)生器的組成主要包括振蕩器、緩沖級(jí)、調(diào)制級(jí)、輸出級(jí)、內(nèi)調(diào)制振蕩器、頻率調(diào)制器、監(jiān)測(cè)指示電路

10、等。1）振蕩器：用于產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)。它是信號(hào)發(fā)生器的核心，信號(hào)發(fā)生器的主要工作特性大都由它決定。2）緩沖級(jí)：主要起隔離放大的作用，用來(lái)隔離調(diào)制級(jí)對(duì)主振級(jí)可能產(chǎn)生的不良影響，以保證主振級(jí)工作穩(wěn)定，并將主振信號(hào)放大到一定的電平。3）調(diào)制級(jí)：主要完成對(duì)主振信號(hào)的調(diào)制。4）內(nèi)調(diào)制振蕩器：供給符合調(diào)制級(jí)要求的音頻正弦調(diào)制信號(hào)。5）輸出級(jí)：主要由放大器、濾波器、輸出微調(diào)、輸出衰減器等組成。6）監(jiān)測(cè)指示電路：監(jiān)測(cè)指示輸出信號(hào)的載波電平和調(diào)制系數(shù)。高頻信號(hào)發(fā)生器又有調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器、合成信號(hào)發(fā)生器。.調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器根據(jù)反饋方式，又可分為變壓器反饋式、電感反饋式（也稱電感三點(diǎn)式或哈特萊式）及電容反饋式（也稱電容

11、三點(diǎn)式或考畢茲式）三種振蕩形式。.合成信號(hào)發(fā)生器直接合成法：分為模擬直接合成法和數(shù)字直接合成法。模擬直接合成法：采用基準(zhǔn)頻率通過(guò)諧波發(fā)生器，產(chǎn)生一系列諧波頻率，然后用混頻、倍頻和分頻進(jìn)行頻率的算術(shù)運(yùn)算，最終得到所需的頻率；數(shù)字直接合成法：利用ROhffiDACg合，通過(guò)控制電路，從ROMI元中讀出數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，得力定:頗率的救出波弗間接合成法則通過(guò)鎖相技術(shù)進(jìn)行頻率的算術(shù)運(yùn)算，最后得到所需的頻率。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作原理：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器為了產(chǎn)生各種輸出波形，利用各種電路通過(guò)函數(shù)變換實(shí)現(xiàn)波形之間的轉(zhuǎn)換，即以某種波形為第一波形，然后利用第一波形導(dǎo)出其他波形。近來(lái)較為流行的方

12、案是先產(chǎn)生三角波，然后產(chǎn)生方波和正弦波等。.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)：（1）輸出波形：通常輸出波形有正弦波、方波、脈沖和三角波等波形，有的還具有鋸齒波、斜波、TTL同步輸出及單次脈沖輸出等。（2）頻率范圍：函數(shù)發(fā)生器的整個(gè)工作頻率范圍一般分為若干頻段，如110Hz、10-100Hz、100Hz-1kHz、1-10kHz、10-100kHz、100kH1MHz等波段。(3)輸出電壓：對(duì)正弦信號(hào)，一般指輸出電壓的峰-峰值，通?？蛇_(dá)10Up-p以上；對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)，則包括TTL和CMOS輸出電平。(4)波形特性：不同波形有不同的表示法。正弦波的特性一般用非線性失真系數(shù)表示，一般要求小于等于3%;

13、三角波的特性用非線性系數(shù)表示，一般要求小于等于2%;方波的特性參數(shù)是上升時(shí)間，一般要求小于等于100ns(5)輸出阻抗：函數(shù)輸出50Q;TTL同步輸出600Q.。信號(hào)發(fā)生器的選擇由于測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的種類、型號(hào)繁多，使用時(shí)通?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇：(1)被測(cè)信號(hào)的頻率。(2)測(cè)試功能。(3)輸出信號(hào)波形。(4)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求。利用信號(hào)發(fā)生器的測(cè)量方法在電子測(cè)量中，用到信號(hào)發(fā)生器的測(cè)量方法主要包括以下幾種：.諧振法.二次測(cè)量法.比較法.替代法信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用與意義信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)在電路中常常用來(lái)代替前端電路的實(shí)際信號(hào)，為后端電路提供一個(gè)理想信號(hào)。由于信號(hào)源信號(hào)的特征參數(shù)均可

14、人為設(shè)定，所以可以方便地模擬各種情況下不同特性的信號(hào)，對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)和電路實(shí)驗(yàn)特別有用。在電路測(cè)試中，我們可以通過(guò)測(cè)量、對(duì)比輸入和輸出信號(hào)，來(lái)判斷信號(hào)處理電路的功能和特性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。例如，用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1kHz的正弦波信號(hào)，輸入到一個(gè)被測(cè)的信號(hào)處理電路(功能為正弦波輸入、方波輸出)，在被測(cè)電路輸出端可以用示波器檢驗(yàn)是否有符合設(shè)計(jì)要求的方波輸出。高精度的信號(hào)發(fā)生器在計(jì)量和校準(zhǔn)領(lǐng)域也可以作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源(參考源)，待校準(zhǔn)儀器以參考源為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校。由此可看出，信號(hào)發(fā)生器可廣泛應(yīng)用在電子研發(fā)、維修、測(cè)量、校準(zhǔn)等領(lǐng)域。信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)電子測(cè)量及其他部門對(duì)各種信號(hào)發(fā)生器的廣泛需求及電子

15、技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號(hào)發(fā)生器種類日益增多，性能日益提高，尤其近代微處理器的迅速發(fā)展更促使信號(hào)發(fā)生器向著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。現(xiàn)在，許多信號(hào)發(fā)生器除帶有微處理器外，還帶有IEEE-488或RS232總線，可以和控制計(jì)算機(jī)及其他測(cè)量?jī)x器一起方便地構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。當(dāng)前信號(hào)發(fā)生器總的發(fā)展趨勢(shì)是向著寬頻率覆蓋范圍、高頻率精度、多功能、多用途、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。.結(jié)論可以看出信號(hào)發(fā)生器用途廣泛、種類繁多，它分為通用信號(hào)發(fā)生器和專用信號(hào)發(fā)生器兩大類。專用儀器是為某種特殊專用目的而設(shè)計(jì)制作的，能夠提供特殊的測(cè)量信號(hào)，如調(diào)頻立體聲信號(hào)發(fā)生器、電視信號(hào)發(fā)生器等。通過(guò)了解各種信號(hào)發(fā)生器的分類、工作原理

16、以及它們的技術(shù)指標(biāo)如輸出波形、頻率范圍、輸出電壓、輸出阻抗、波形特性等等。由此能夠在實(shí)際應(yīng)用中、在測(cè)量中根據(jù)不同的環(huán)境及不同的要求下選擇合適的信號(hào)發(fā)生器，提高測(cè)量精度。和示波器、電壓表、頻率計(jì)等儀器一樣，信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器。它們能廣泛運(yùn)用在研制、生產(chǎn)、使用、測(cè)試和維修各種電子元器件、部件以及整機(jī)設(shè)備中，用以分析了解、確定各種設(shè)備的性能參數(shù)。信號(hào)發(fā)生器還可廣泛應(yīng)用在電子研發(fā)、維修、測(cè)量、校準(zhǔn)等領(lǐng)域.參考文獻(xiàn)1孟鳳果電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)：中國(guó)機(jī)械教育協(xié)會(huì)出版社，20092陳光禹現(xiàn)代電子測(cè)試技術(shù)北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20003任慶電子測(cè)量原理成都：電子科技大學(xué)出版社

17、，19894鄧斌電子測(cè)量?jī)x器北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20085萬(wàn)國(guó)慶電子測(cè)量教程北京：電子工業(yè)出版社，2006大學(xué)兩年來(lái)的收獲及以后的規(guī)劃回顧大學(xué)兩年，覺(jué)得經(jīng)歷很多事，自己也在不斷的成長(zhǎng)。大學(xué)生活臨近尾聲，但這短短的兩年卻是我人生中彌足珍惜的兩年。在這段時(shí)間里，我從一個(gè)莽撞少年成為一名合格的畢業(yè)生，用脫胎換骨來(lái)形容并不為過(guò),就要離開(kāi)學(xué)校，才發(fā)現(xiàn)這一路很值得回味和反思。是成是敗，我們都必須忘記，來(lái)開(kāi)始新的奮斗。剛來(lái)大一時(shí)，學(xué)習(xí)環(huán)境很寬松，學(xué)習(xí)更多的需要自主性，以前是在老師家長(zhǎng)的督導(dǎo)下學(xué)習(xí)，很容易失去方向和動(dòng)力，根本不知該怎么學(xué)習(xí)，要學(xué)些什么？渾噩噩的度過(guò)一段時(shí)間后，意識(shí)到這種生活的麻木與空虛。于是

18、自己就不斷給自己擬定新的目標(biāo)，開(kāi)始主動(dòng)認(rèn)識(shí)新的朋友，不斷組織參加班級(jí)系部活動(dòng)。同時(shí)也和老朋友不斷交流能夠促進(jìn)我?jiàn)^發(fā)向上，能夠讓我更加清醒的認(rèn)識(shí)自己，適應(yīng)生活，就這樣迷霧中出現(xiàn)一縷陽(yáng)光，帶著我不斷前進(jìn)。當(dāng)時(shí)有些膽怯，對(duì)外界有些逃避，在同學(xué)的帶動(dòng)下，我報(bào)了幾個(gè)社團(tuán)，或許這是我走向活躍的起點(diǎn)。后來(lái)慢慢明白，自己的命運(yùn)自己掌握，而不是隨著生活任擺布，向挫折低頭。為了做到這點(diǎn)就必須要強(qiáng)，要讓自己有那個(gè)實(shí)力去選擇而不是被選擇。記得一句話：即使看不清未來(lái)，也不要放棄明天！就算對(duì)選擇的自己不滿意，也不要灰心喪氣。更多的是需要獨(dú)立，性格上也會(huì)有所摩擦，這就需要自己學(xué)會(huì)自我控制，自我調(diào)節(jié)。大學(xué)，意味著自己長(zhǎng)大了，很多時(shí)候要學(xué)會(huì)忍耐，學(xué)會(huì)為了一個(gè)目標(biāo)去嘗試自己不感興趣的事情，而不是由著自己的性子去想怎樣就怎樣。不然，后果只能自己承擔(dān)，沒(méi)有誰(shuí)會(huì)對(duì)你負(fù)責(zé)，或許這也是珍惜