仪器仪表 时域测量

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1、第5章时域测量第5章　时域测量—信号以连续时间为自变量的函数—以f为自变量，P或能量为因变量的函数—以离散时间或事件出现的次序为自变量，把状态值为因变量的函数关系。例：脉冲发生器、函发、示波器、计数器例：频谱仪，布尔和冯诺依曼奠定了数学基础例：逻辑分析仪，麦克斯韦和傅立叶奠定了数学基础频域数据域时域第5章　时域测量5.1示波器的分类5.2通用示波器*5.3多波形显示5.4取样示波器5.5示波器的应用*第5章　时域测量重点：通用示波器通用示波器的基本构成通用示波器显示波形的原理示波器的应用测频、测相位难点：通用示波器显示波形的原理第5章　时域测量示波器的应用：示波器的特点：电信号的时

2、域测量非电信号（如T、压力、a等）的变化测量速度快，工作频率宽，可测高速脉冲灵敏度高，可观察微弱信号变化过载能力强输入阻抗高—电子束惯性小—非指针指示—配有高增益放大器—对被测电路影响小5.1示波器的分类数字示波器模拟示波器通用示波器*多束示波器取样示波器记忆示波器专用示波器实时取样随机取样顺序取样A/D，D/A中低档B<100MHz高档B>100MHz—测量高频周期信号—例：高灵敏度示波器—测量瞬变的单次信号5.2通用示波器5.2.1通用示波器的基本构成5.2.2示波器显示波形的原理5.2.3垂直系统5.2.4水平系统5.2.1通用示波器的基本构成Y轴输入外X轴输入外触发输入示波管

3、垂直系统（Y通道）水平系统（X通道）主机（显示＋电源）5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构(CRT-CathodeRayTube)5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构①由电子枪、偏转系统、荧光屏组成②这个密封在玻璃壳内，形成大型的电真空器件③用途：电信号光信号5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构发射电子并形成很细的高速电子束灯丝F、阴极K、栅极G、前加速极G2、第一阳极A1、第二阳极A2A、灯丝F加热产生电子束B、负电位栅极G控制电子束的强弱—辉度调节C、G2、A1、A2构成电子束的聚焦—A1聚焦调节—A2辅助聚焦调节1、电子枪①作用：②组成：③原理：5

4、.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构电子束在电子枪内的运动轨迹：1、电子枪为增加聚焦效果：①G2加隔板，截获偏离轴线远的电子②A2中心有一个小孔，利于聚束5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构2、偏转系统垂直偏转板＋水平偏转板外加电压在偏转板之间形成电场；使电子束打向荧光屏上的某个坐标位置。Y偏转板置于靠近A2的部位，而X偏转板在Y的右边。为了示波器有较高的灵敏度。①组成：②放置：③原理：5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构(CRT-CathodeRayTube)5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构2、偏转系统—以垂直偏转板为例5.2.2示波器显示

5、波形的原理一、示波管的结构2、偏转系统—以垂直偏转板为例偏转板距离y与偏转电压Uy的关系：板长板屏距板间距偏转灵敏度V/cm提高灵敏度措施：①增大L，垂直偏转置于水平偏转左边②减小UA2，增加先偏转后加速系统（PDA）P157③加屏蔽层，消除偏转板间交叉干扰及外界电磁场作用5.2.2示波器显示波形的原理一、示波管的结构3、荧光屏②余辉时间—光点亮度下降为最大值10％持续的时间①荧光粉—将电信号光信号大部分转化成热能，少部分转化成光能。因此：不能长时间停在一处，否则易损坏荧光粉而形成斑点。③铝膜—位于荧光屏内侧短余辉—10us∽1ms中余辉—1ms∽0.1s长余辉—0.1s∽1s——一

6、般示波器——高频信号——超低频信号5.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原理1、显示随时间变化的波形Ux、Uy为固定电压时，有下面四种情况：光点出现在荧光屏的中心位置A、Ux＝Uy＝0B、Ux＝0,Uy=常量光点仅在垂直方向偏移5.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原理1、显示随时间变化的波形D、Ux＝常量,Uy=常量C、Ux＝常量,Uy=0光点仅在水平方向偏移光点在象限内，为两者的矢量合成5.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原理2、扫描的概念A、Ux＝0,Uy为正弦波电压UyUyt01234024135.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原

7、理B、Uy=0,Ux为锯齿波电压01324UxUxt0t01234Ux扫描：Ux为周期锯齿波电压（扫描电压），在屏幕上显示一条水平亮线（时间基线），这过程称扫描。2、扫描的概念5.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原理2、扫描的概念C、Ux为锯齿波电压，Uy为正弦波电压（设Tx＝Ty）01324UxUxUyUy01234UyUxttn=2TxTy5.2.2示波器显示波形的原理二、示波管波形显示原理3、同步的概念设Tx＝2Ty5.2.2示波器显示波