常用电子仪器第六章测量

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1、第六章信号测量的基本方法1学习目的：1、掌握对信号直流、交流成分的测量方法。2、掌握信号幅值、频率的测量方法。3、掌握对脉冲信号的上升、下降时间及脉冲宽度的测量方法。4、掌握相位差的测量方法：5、用单踪或双踪测量正弦信号的相位差的方法。2学习内容：§6.1信号的测量§6.2直流、交流成分的测量方法§6.3信号幅值的测量方法§6.4信号频率的测量方法§6.5脉冲信号的测量方法§6.6相位差的测量方法3§6.1信号的测量1、时域的测量2、频域的测量4§6.2交流电压的测量1、表征交流成分的参数检波电路的分类：1）平均值检波：响

2、应是输入交流的平均值2）峰值检波：响应是输入交流的峰值3）有效值检波：响应是输入交流的有效值51、表征交流成分的参数1）峰值周期交流电压在一周期内出现的最大瞬时值。61、表征交流成分的参数2）平均值任意电压在一段时间内随时间逐点测得的电压值的平均。72）平均值①半波平均值正向半波平均值定义为：负向半波平均值定义为：②全波平均值全波平均值定义为：如果不特别说明，所谓平均值都是指全波平均值。81、表征交流成分的参数3）有效值有效值，又称为均方根值，是表征交流电压大小的应用最普遍的量值。交流电量的有效值，是与它的热效应相等的直流

3、值。有效值定义为：有效值和峰值的关系是：91、表征交流成分的参数4）波形因数交流电压的波形因数定义为：5）波峰因数交流电压的波形因数定义为：10波形因数与波峰因数11例如：已知被测的交流电压波形是三角波，用峰值响应的电压表测量时读数为10V（有小至刻度），根据峰值响应电压表按正弦交流电压的定度规律可知，被测交流电压的峰值为V’=V×Kp=10×1.414=14.14V，这里的Kp是指正弦波的波峰因数1.414，然后根据三角波的波峰因数KFd为1.732可求出被测交流电压的有效值V：可见，原来测出的读数10V是偏大的，其实际

4、相对误差为：其指示值相对误差为：12§6.3信号幅度的测量1、直流、交流成分的测量方法1）地电平的确定131、直流、交流成分的测量方法2）直流成分的测量141、直流、交流成分的测量方法3）交流成分的测量15例如：信号源内阻为0.02MΩ，示波器输入阻抗为1MΩ，信号源电压1V，测量电压为：则误差为0.02V，约为2%。2、测量误差的计算16§6.4信号周期和频率的测量17§6.5脉冲信号的测量方法1、脉冲信号宽度的测量182、脉冲上升沿和下降沿的测量192、脉冲上升沿和下降沿的测量203、两信号时间差的测量214、延迟特性

5、对测量的影响示波器上升时间的计算：224、延迟特性对测量的影响示波器延迟特性对测量脉冲的影响如图所示，这是一脉冲上升沿测量的实例。输入脉冲信号本身的上升沿为100ns，示波器本身的上升时间为35ns，在示波管上的波形这就是说示波器有6%的测量误差。234、延迟特性对测量的影响24§6.6相位差的测量方法1、用单踪示波器测量正弦信号相位差251、用单踪示波器测量正弦信号相位差262、用双踪示波器测量正弦信号相位差273、用X-Y功能测量频率和相位283、用X-Y功能测量频率和相位293、用X-Y功能测量频率和相位303、用X

6、-Y功能测量频率和相位313、用X-Y功能测量频率和相位32§6.7示波器的误差及消除方法1、用示波器测量电压的误差33§6.7示波器的误差及消除方法1、用示波器测量电压的误差示波器的误差对测量的影响如前图所示。图中为一个实际测量情况，将两个信号相位一致、幅度不同的信号分别送到CH-1（2.1V）和CH-2（1.9V）。如果两信道的误差分别为+1%和-1%，各自的幅度误差为：上述两信号的差电压应为：两个信号之差的电压值也会有误差，其误差为：0.021-（-0.019）=0.04DIV。实际测量时，通过这种计算可知，用示波器

7、测量的两个信号的差值会有20%的误差。341、用示波器测量电压的误差352、探头对脉冲波形的影响362、探头对脉冲波形的影响示波器的输入耦合方式采用交流（AC）方式。观测低频方波信号，方伯波形会下降，方伯波形的下降量如图所示，如果采用直流（DC）耦合方式，就不会有图中的下降情况。示波器的下将量D可用波形的下降幅度与波形的上升沿幅度之比来表示。这种下降量是与频率有关的。当用示波器的交流耦合方式进行测量时，如低频截至频率为fc，所测量的方波信号的频率为fs，其下降量可由下式计算：此公式适用于对称方波的监测。372、探头对脉冲波

8、形的影响如果示波器的示波器的低频截止频率为fc=5Hz，方波信号频率为fs=50Hz，测量时的下降量为：从计算可知，其波形的下降量是很大的。如果使用衰减型探头（衰减量为10：1），则会有明显改善。此时灵敏度变为原来的1/10，fc也变为1/10，则fc=5/10=0.5Hz重新计算：由此可见，所观测的波