数字示波器检定规程中时基检定方法探讨

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1、刘佳佳，韦应勇，顾卫红，陈薇（中国卫星海上测控部，江苏江阴）摘要：针对新颁布的《数字示波器检定规程》中的时基检定方法二在实际检定中受限的问题，在深入分析研究信号混叠理论基础上，对该方法中的频率设置及相应的时基相对误差的计算公式提出不同看法，并通过实验对比验证提出修订建议，供规程修订人员和检定人员参考。关键词：数字示波器；混叠；时基；检定中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）DiscussiononTimeOscilloscopeBasedVerificationintheVerificationRegulationDigital，，，（，

2、，，，）Abstract：，，Keywords：0引言，，，基时钟输出的数字示波器，可以采用方法三进行检定，而针对于既没有延迟功能又没有时基时钟输出的数字示波器，只能使用方法二进行检定，可见方法二的适用性更广。然而，在实际检定工作中，如果严格按照方法二的规定进行设置，出现了因为无法产生混叠导致无法完成时基项目检定的情况。1检定方法分析示波器是最常用的时域测量仪器，根据工作原理分为模拟示波器和数字示波器。数字示波器的时基准确与否，直接决定着水平时间测量的准确度［］，因此在计量检定中包含这项技术指标。由于没有专门的检定规程，数字示波器的检定一直

3、以来依据《模拟示波器检定规程》进行，由于电路原理的不同，针对时基的检定在模拟示波器《数字示波器检定规程》方法二和数字示波器之间有很大的差异［］，一般数字示波中规定：时基的检定，按照图进行连接仪器，调用数器时基的误差在之间，人眼误差一般在，因此测得的时基误差并非准确的检定结果。新颁布的《数字示波器检定规程》针对不同类型的数字示波器，对时基的检定给出了三种更为科学的检定方法，较为有效地解决了上述问题。对于有延迟功能的数字示波器，可以采用新规程方法一通过设置延迟对时基进行检定，对于有时图时基检定示意图第51卷第22期2014年11月25日Vol.

4、51No.22Nov.25，2014电测与仪表ElectricalMeasurement&Instrumentation字示波器的出厂默认设置。合成信号发生器频率设置为信号发生器的输出幅度使其覆盖约文献［］根据混叠机理的分析，得出分析信号的混叠频率计算公式。待测信号频率为f，采样频率，调节合成屏幕范围，为f，并且ff，经采样分析得到的混叠后频率为Δf，折叠频率为f混叠频率Δff，则有如下公式：调整数字示波器的各项设置，使波形在屏幕上稳定显示。降低数字示波器水平偏转系数，使其处于欠采样模式，直至观察到屏幕上约个周期的混叠正弦波形。打开数字示波

5、器的自动测量功能，选取频率测量功能对屏幕上出现的输入信号的取样时钟的差拍波形频率进行读数。读取并记录此时频率值Δf，按公式（）计算时基的相对误差（绝对值），其结果应符合技术说明书相关规定：=（）f-n*f式中n=)，为取整操作，小数点(f/f=+后面的数字全部舍弃，仅保留小数点以前的整数部分。基于频率混叠对检定规程中方法二的不同看法基于混叠理论分析欠采样的信号采集过程：由于示波器采样频率f与晶振f关系为：Δfff标称值+Δf实际误差δ=×%（）f==（m为倍率）（）fm结合公式（m式中Δf为数字示波器测得的差拍波形频率；f为数字示波器晶振频

6、率。通过对检定规程中方法二的学习，从具体的检定方法规定和后续的结果记录格式可知：（）检定规程要求的合成信号发生器输出频率）可得实测的混叠频率：f标称值+Δf实际误差-n（Δf==）f-nffmf标称值Δf实际误差由于f-n=，因此Δf=nmm设置是一个固定值；最终得到时基相对误差绝对值公式为：Δf实际误差mΔf（）通过调整示波器的水平偏转系数以降低示波器采样率，从而产生混叠现象实现测试；（）该方法依据信号欠采样混叠理论，因此可以考虑是否可以调整合成信号发生器的频率，从而人为造成欠采样从而产生混叠现象。fff×Δ=Δ===（）δfnffff可

7、以看出，f不需要固定为，由于f对测试结果带来的不确定度可以忽略，因此通过增大合成信号发生器的频率从而更容易出现欠采样得到混叠现象是可行的，同时，应该认识到，检定规程中计如果对的调整，意味着在数字示波器晶的情况下，为了实现混频，在示波器采样=Δf振为算公式δ之所以能够得到正确的值，那是由于f频率f最小的情况下人为加大合成信号发生器的频率（f含有时基误差），例如加至示波器晶振频率f为率f数值相等。，与合成信号发生器的频或者，可以设想，加大之后势必更容易出现3结果分析修正建议通过对上述对比分析，提出修正建议如下：混频现象，但是加大之后测量值对时基

8、的检定结果有无影响是需要分析论证的。2频率混叠理论在检定中的应用讨论频率混叠基本理论采用时域欠采样技术导致的频率混叠是数字信号处理中的特有现象，是数字信号中离散采样引起（）建议合