電子式電測儀表

1第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月按用途與特點(diǎn)分類：

通用示波器

取樣示波器數(shù)字存儲示波器專用示波器

矢量示波器、環(huán)掃描示波器、邏輯示波器等對于一個(gè)電信號，可以用它的瞬時(shí)幅值隨時(shí)間的變化情況來表示，例如，用各種電子示波器對電信號的波形及表征它的各種參數(shù)進(jìn)行測試的方法，稱為時(shí)域分析方法。電子示波器是時(shí)域測量技術(shù)中最為靈活而應(yīng)用廣泛的電子測量一儀器。電子示波器又稱陰極射線示波器或電子射線示波器，是可觀測時(shí)域電壓信號波形或兩時(shí)域電壓信號間函數(shù)關(guān)系的快速顯示儀器。2第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1電子示波器原理1.示波器的基本結(jié)構(gòu)通用示波器原理框圖

電子示波器是利用被測電壓控制示波管中的電子束，通過電子束的偏轉(zhuǎn)反映被測信號的變化。由電子束轟擊在熒光屏上而激發(fā)出亮光，亮光連成的軌跡就代表了被測信號的波形。3第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)示波管簡稱CRT，它是一種利用高速電子沖擊熒光屏使它發(fā)光的顯示器件。示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三個(gè)部分組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)密封在一個(gè)喇叭狀的抽成真空的玻璃殼中。就其用途而言，它是把電信號變成光信號的轉(zhuǎn)換器。

4第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月被測信號經(jīng)垂直偏轉(zhuǎn)板顯示

5第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月偏轉(zhuǎn)原理

6第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)掃描方式采用連續(xù)掃描時(shí)，如果Tn

nTs，屏幕上的波形會(huì)有“移動(dòng)”現(xiàn)象

連續(xù)掃描7第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月觸發(fā)掃描

8第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)雙蹤顯示雙蹤顯示實(shí)現(xiàn)的方法一般是用雙束示波管或用單束示波管外加電子開關(guān)。

采用雙束示波管的示波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴?？衫脝问静ü軐?shí)現(xiàn)雙蹤顯示。

9第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月控制S1、S2的方法有兩種：交替法和斷續(xù)法

(a)交替法顯示波形(b)斷續(xù)法顯示波形10第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)其它

放大器作用靈敏度選擇開關(guān)(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)掃描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)示波器電源（高壓部分和低壓兩部分）

11第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.示波器的主要性能指標(biāo)示波器的主要性能有幾十項(xiàng)，為了正確選擇和使用示波器，必須了解下列五項(xiàng)性能指標(biāo)。頻率響應(yīng)（頻帶寬度）時(shí)域響應(yīng)（瞬態(tài)響應(yīng)）表示放大電路在輸入方波脈沖信號作用下的過渡特性。偏轉(zhuǎn)靈敏度

指輸入信號在無衰減情況下，亮點(diǎn)在屏幕上偏轉(zhuǎn)1cm或1格）所需信號電壓的峰－峰值。輸入阻抗掃描速度（時(shí)基因素）12第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)矩形方波的示波器顯示圖形

13第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2電子示波器的應(yīng)用1.電壓的測量交流電壓的測量

將通道靈敏度選擇開關(guān)(VOLT/DIV)的微調(diào)位置以順時(shí)針方向旋至滿度的校準(zhǔn)位置。

14第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月直流電壓的測量

“VOLTS/DIV”的指示值為0.5，則Vp-p=0.5

3.7=1.85V。先將Y軸耦合方式開關(guān)置“GND”位置，調(diào)節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個(gè)合適的位置，再將耦合開關(guān)置“DC”位置。15第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間間隔的測量

2.時(shí)間的測量16第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月上升時(shí)間的測量

17第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.兩個(gè)同頻率信號相位差的測量直接測量法18第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月李薩育圖形法19第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.頻率的測量頻率測量的另一種方法是李薩育圖形法，即在示波器的X軸加可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，在Y軸加被測信號。反復(fù)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率和幅值，使示波器顯示穩(wěn)定的圓形或橢圓形，則被測頻率，式中為標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率值。先測出信號的周期，再計(jì)算出頻率對較高頻率被測信號20第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3取樣示波器1.取樣原理取樣保持器的基本原理

通用示波器采用實(shí)時(shí)測量的方法，受限于Y軸放大器帶寬、時(shí)基掃描速度，上限工作頻率1500Mhz。將高頻信號經(jīng)過采樣變換，變換成與原波形相似的低頻信號，使得普通示波器可以顯示高頻被測信號。21第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月取樣示波器的工作波形

22第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月取樣脈沖周期取樣次數(shù)所需取樣時(shí)間步進(jìn)間隔△t與信號最高頻率的周期之間應(yīng)滿足采樣定理23第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.取樣示波器的基本組成取樣示波器原理框圖

24第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4數(shù)字存儲示波器1.數(shù)字存儲示波器的基本組成典型數(shù)字示波器原理框圖

25第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.數(shù)字存儲示波器的信號采集技術(shù)(1)采樣方式(a)實(shí)時(shí)采樣所有采樣點(diǎn)是示波器一次觸發(fā)而獲得。26第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)等效時(shí)間采樣①隨機(jī)采樣隨機(jī)采樣

多點(diǎn)隨機(jī)采樣

27第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月對較低頻率信號采用實(shí)時(shí)采樣技術(shù)，對較高頻率信號采用等效時(shí)間采樣技術(shù)。②順序采樣28第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)采樣速率即數(shù)字化速率，通?？捎?種方式描述：采樣次數(shù)，表示成單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)；采樣頻率信息率，表示為單位時(shí)間存儲多少位(bit)的數(shù)據(jù)。采樣速率受存儲容量(記錄長度)的限制，為防止采樣存儲器的溢出，在不同的掃描速率時(shí)，要求采樣速率具有對應(yīng)關(guān)系29第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)采樣器件兩路組合采樣原理

并聯(lián)比較式A/D轉(zhuǎn)換器

多個(gè)A/D交叉復(fù)用，以成倍提高采樣速率30第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月CCD＋A/D技術(shù)

CCD＋A/D組合采集原理

先高速模擬存儲，再進(jìn)行慢速A/D數(shù)字化處理

31第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)采樣存儲器采樣存儲器的環(huán)形結(jié)構(gòu)各存儲單元按串行方式依次尋址，且首尾相接，每次采樣的數(shù)據(jù)按順序依次存儲。32第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)觸發(fā)方式數(shù)字示波器的觸發(fā)可看作是從存儲器中選取信號的一個(gè)標(biāo)志。延遲觸發(fā)33第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形

毛刺觸發(fā)34第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.數(shù)字存儲示波器的波形顯示技術(shù)(1)點(diǎn)顯示技術(shù)視覺混淆示意圖

35第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)數(shù)據(jù)點(diǎn)插入技術(shù)用數(shù)據(jù)點(diǎn)插入技術(shù)可以解決視覺錯(cuò)誤問題，主要有兩種插入方法，即線性插入和曲線插入。

36第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.數(shù)字存儲示波器的控制系統(tǒng)數(shù)字存儲示波器的控制系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、人機(jī)控制等功能，用一個(gè)微處理器很難及時(shí)完成這些任務(wù)，因此現(xiàn)代數(shù)字存儲示波器出現(xiàn)多CPU系統(tǒng)。通常一個(gè)CPU為主CPU，具有相應(yīng)的存儲器(ROM、RAM)、輸入輸出接口(I/O)和外設(shè)(鍵盤、顯示器等)，執(zhí)行管理整個(gè)儀器的軟件；其余CPU為從CPU，在主CPU管理下完成一部分工作，如數(shù)據(jù)采集CPU、數(shù)據(jù)處理CPU、通信管理CPU等。37第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.主要性能指標(biāo)(1)最高采樣速率(2)存儲帶寬BW(a)重復(fù)帶寬(等效帶寬)(b)單次帶寬(有效存儲帶寬)N—每格的采樣點(diǎn)數(shù)；t/DIV—掃描速率fsmax—最高采樣速率；k—每周期采樣點(diǎn)數(shù)即單位時(shí)間內(nèi)采樣次數(shù)，也稱數(shù)字化速率，用每秒完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。實(shí)時(shí)采樣速率38第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)分辨率分辨率指示波器能分辨的最小電壓增量，即量化的最小單元。

垂直分辨率：電壓分辨率，與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，以每格的分級數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示；水平分辨率：時(shí)間分辨率，由采樣速率和存儲器容量決定，以屏幕每格含多少點(diǎn)或用百分?jǐn)?shù)表示。39第39頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(